Una Aplicación Computacional De Generación De Trayectorias y Evasión De Obstáculos Para Distintos Robots Manipuladores Con Análisis En Un Sistema Real (2010)
Actualmente la industria usa cada vez mÃ¡s los robots manipuladores, los cuales son programados para desempeÃ±ar tareas repetitivas y tediosas en las cadenas de producciÃ³n. Esta tesis presenta un marco de referencia en el cÃ¡lculo de trayectorias libres de colisiones para robots manipuladores. Hasta ahora la programaciÃ³n de los robots industriales se realiza bajo el criterio cualitativo del hombre, quiÃ©n es el que diseÃ±a la trayectoria libre de colisiones utilizando un programa computacional con la capacidad de visualizar entornos en 3D. En este trabajo se presenta un anÃ¡lisis de los mÃ©todos existentes para resolver el problema de la generaciÃ³n de trayectorias libre de colisiones enfocado a los robots manipuladores seriales, como resultado de la investigaciÃ³n de textos especializados que han surgido en los Ãºltimos aÃ±os. TambiÃ©n se expone con ejemplos y simulaciones como implementar dos mÃ©todos para el cÃ¡lculo de trayectorias en sistemas multi-dimensionales. La generaciÃ³n de trayectorias estÃ¡ siendo utilizada para novedosas aplicaciones en diversas Ã¡reas como en la robÃ³tica industrial, en la animaciÃ³n en 3D, la navegaciÃ³n autÃ³noma y el diseÃ±o de drogas por computador. En los Ãºltimos nueve aÃ±os el mÃ©todo ï¿½Rapidly-exploring Random Treesï¿½ (RRT) se ha convertido en un mÃ©todo popular para generar trayectorias. En este texto se presenta una variaciÃ³n del RRT para mejorar su desempeÃ±o en entornos de bÃºsqueda complejos y con pasajes estrechos. El producto directo de esta tesis es la creaciÃ³n de una aplicaciÃ³n computacional que calcula las trayectorias libres de colisiones para diferentes robots manipuladores en diversos entornos 3D, previamente conocidos. Este software es un sistema de programaciÃ³n fuera de lÃnea que incluye simulaciÃ³n grÃ¡fica del robot y su entorno, modelos cinemÃ¡ticos del robot, cÃ¡lculo de movimientos, con la posibilidad de importar y exportar las trayectorias obtenidas, y la visualizaciÃ³n del comportamiento del robot en realidad virtual. La explicaciÃ³n de cÃ³mo se desarrollÃ³ esta herramienta informÃ¡tica, junto con el anÃ¡lisis de los experimentos realizados sobre un robot real, estÃ¡n consignados en el presente documento. Al final, se presentan las conclusiones generales acorde a las consideraciones descritas dentro del texto sobre los mÃ©todos analizados, los resultados de las simulaciones y experimentos realizados. . / Abstract. The industry increasingly uses robot manipulators, these robots are programmed to execute repetitive and tedious tasks. This thesis presents as a reference framework to collision-free trajectory planning for robot manipulators. Until now, the programming of industrial robots is made under the visual supervision of human, using 3D robotics simulation software for design the free-collision path. This work present an analysis of existing methods to solve the path planning problem focused on serial robot manipulators, as a result of the investigation of specialized texts that have appeared in recent years. Also I explain with examples and simulations, how to implement two methods to calculate collision-free trajectories in multi-dimensional systems. The path planning is being used for new applications in many areas, for example industrial robotics, autonomous systems, and computer-aided drug design. During the last nine years, Rapidly- exploring Random Trees (RRT) has become a popular framework for developing randomized path planning algorithms. This text presents a new variant of RRT method to improve the search performance in complex environments with narrow passages. The direct product of this thesis is a computer application that calculates the collision-free trajectory planning for robot manipulators into different 3D environments. This software are a offline programming system that includes graphical simulation of the robot and his environment, kinematic model of the robot, motion planning with the possibility of import and export the trajectory matrix obtained, and the exhibition of robot movement in virtual reality. The explaining of how this computational tool was developed, together with the analysis of experiments on a real robot, is also presented in this text. Finally, general conclusions are presented according to the considerations described in the text about the methods discussed, the results of simulations and experiments developed.