Estudi, disseny i implementació d’un humanoide pel seguiment de trajectòries

Abstract

Els humanoides són robots que posseeixen una configuració similar a la morfologia humana, és a dir, que consten d’un cap, un tronc, dos braços i dues cames (en certs casos els humanoides poden simular-ne sols una part, anomenant-se llavors humanoides parcials). La forma més habitual de locomoció dels humanoides és caminant, i és per això que presenten especial dificultat en el món de la robòtica. La intenció d’aquest estudi és la de dissenyar, construir i programar un humanoide capaç de seguir trajectòries. Per a tals efectes, el robot (batejat com a Tamtam) haurà de ser capaç de desplaçar-se de forma estable seguint la ruta que ell mateix haurà disposat. Així doncs es plantegen tres objectius: el primer és el de ser estable, el segon implica que ha de capaç de caminar seguint un rumb definit i el tercer és el de calcular el traçat que s’ha de seguir per arribar al punt desitjat sortejant, si s’escau, els obstacles que ho impedeixin. Per a assolir l’objectiu de la locomoció es proposa l’estudi de l’estabilitat de l’humanoide i el control de la mateixa utilitzant la tècnica de control PID. Després es pretén aplicar zero moment point per aconseguir el desplaçament. Pel que fa al traçat de trajectòries, s’usa les llibreries d’OpenCV i ZBar amb una càmera per trobar els codis QR que identifiquen els obstacles i punt d’arribada i la seva ubicació per definir el trajecte a seguir. Un cop aconseguit resta la implementació del seguiment de la trajectòria trobada. Amb la tecnologia actual i les tècniques de control que existeixen, és possible la materialització d’un humanoide com el descrit en aquest projecte. S’ha aconseguit la seva estabilització, cosa que fa que sigui més fàcil el desplaçament caminant. També s’ha aconseguit la detecció dels marcadors. Tanmateix és una feina laboriosa. Cada vegada hi ha més informació sobre el tema, i també molts més projectes que apliquen tècniques noves. El problema ara es troba en la implementació, ja que la informació disponible està encarada a projectes amb característiques molt diferents a la del projecte, per tant l’adaptació s’ha hagut de cuidar molt. De cara a la continuació d’aquest projecte es podria buscar un entorn més semblant al de la competició CEABOT i buscar que el robot aprofiti parts d’aquest projecte per assolir-ne més proves. Aquest concurs és un concurs organitzat per al grup CEA (Comitè Espanyol d’Automàtica) que es realitza cada any des del 2006 entre universitaris i grups de recerca de tota Espanya. En la prova hi ha un camp de 2x2.5m amb les parets marcades amb QR i una sèrie d’obstacles també marcats (el competidor en desconeix la quantitat i la disposició). L’objectiu de la prova és que l’humanoide travessi el camp i després torni al punt de partida en el menor temps possible (penalitzant caigudes i xocs amb els obstacles). Fins ara ningú no ha realitzat aquesta prova utilitzant visió, sinó que ho han fet amb sensors òptics. És per això que aquest problema és interessant, i fins i tot té una aplicació directe en el món de la competició.