Determinació de configuracions d'un conjunt robot/mà-mecànica per a la presa d'objectes

Abstract

En aquest treball s’explica la implementació d’un algoritme per a resoldre la cinemàtica inversa amb col·lisions d’una mà mecànica de quatre dits i trenta graus de llibertat. Així, l’objectiu consisteix en, donats quatre punts de contacte sobre un objecte i les orientaciones de les potencials forces de pressió, obtenir una configuració de la mà que fa que els dits els assoleixin, i garantint que no existeix cap col·lisió en la mà. El model cinemàtic de la mà emprat en el projecte correspon a la mà mecànica MA-I, disponible en el laboratori de robòtica de l’Institut d’Organització i Control (IOC) de la UPC. L’enfoc emprat en el projecte es basa en l’ús del jacobià de la mà. Inicialment, s’obté una configuració inicial de la mà; a continuació es van obtenint, de forma iterativa i mitjançant el jacobià, noves configuracions que apropen els dits als punts de contacte. I així fins a obtenir una configuració satisfactòria o fins que la progressió s’estabilitza; en aquest darrer cas es genera una nova configuració inicial i s’itera de nou; i així fins que s’assoleix una configuració vàlida. Pel que fa a les configuracions inicials, en totes elles el polze satisfà les condicions del seu punt de contacte, deixant variable el grau d’obertura de la mà. Per tal de determinar la millor seqüència d’obertures es va realitzar un estudi estadístic offline que optimitza l’algoritme, permetent emprar una sola comprovació de col·lisions per cada posició inicial. També es presenta una interfície gràfica que permet graficar una seqüència de configuracions i comprovar visualment si es produeixen col·lisions. Tot el codi incloent la interfície s’ha desenvolupat en C/C++, fent-lo multiplataforma. El resultat és una eina que resol fins el 97.71% dels casos, en un temps mitjà aproximat de 41 ms, i permet una visualització gràfica; aquesta eina es presum adaptable a qualsevol tipus de mà mecànica. Aquest treball no queda tancat, obre més possibilitats d’optimització i nous enfocs, podent incorporar-lo en el marc d’altres projectes de més envergadura.