Manipulador robótico con visión artificial

Abstract

En los tiempos que corren la robótica forma uno de los pilares más importantes en la industria y una gran noticia para los ingenieros es la referente a las ventas de estos, ya que en 2013, unos 179.000 robots industriales se vendieron en todo el mundo, de nuevo un máximo histórico y un 12% más que en 2012 según datos de la IFR (International Federation of Robotics). Junto a esta noticia, la robótica colaborativa entra en juego en el momento que los robots y los seres humanos deben compartir el lugar de trabajo sin que nos veamos excluidos por las maquinas, por lo tanto lo que se intenta es que los robots mejoren la calidad del trabajo al hacerse cargo de los trabajos peligrosos, tediosos y sucios que no son posibles o seguros para los seres humanos. Otro concepto muy importante y directamente relacionado con lo anterior que está muy en boga y se escucha desde hace relativamente poco tiempo es el de la fabrica del futuro o “Factory Of The Future” la cual intenta que los operarios y los robots encuentren la sintonía en el entorno laboral y que los robots se consideren como maquinaria colaborativa y no como sustitutiva, considerándose como uno de los grandes nichos productivos en plena expansión. Dejando a un lado estos conceptos técnicos que nunca debemos olvidar si nuestra carrera profesional va enfocada en este ámbito industrial, el tema central de este proyecto está basado, como no podía ser de otro modo, en la robótica, que junto con la visión artificial, el resultado de esta fusión, ha dado un manipulador robótico al que se le ha dotado de cierta “inteligencia”. Se ha planteado un sencillo pero posible proceso de producción el cual es capaz de almacenar piezas de diferente forma y color de una forma autónoma solamente guiado por la imagen capturada con una webcam integrada en el equipo. El sistema consiste en una estructura soporte delimitada por una zona de trabajo en la cual se superponen unas piezas diseñadas al efecto las cuales deben ser almacenadas en su lugar correspondiente por el manipulador robótico. Dicho manipulador de cinemática paralela está basado en la tecnología de cables, comandado por cuatro motores que le dan tres grados de libertad (±X, ±Y, ±Z) donde el efector se encuentra suspendido sobre la zona de trabajo moviéndose de forma que es capaz de identificar las características de las piezas en situación, color y forma para ser almacenadas de una forma ordenada según unas premisas iníciales.

In current times robotics is believed to be one of the main pillars of the industry and great news for engineers is the reference to the sales of these robots. In 2013, around 179,000 industrial robots were sold worldwide, hence setting a new record, 12% higher than in 2012, according to the IFR (International Federation of Robotics). Along with this news, collaborative robotics comes into play when robots and humans must share the workplace and humans run the risk of being excluded by machines. So the challenge consists of making robots improve work quality and take care of dangerous, tedious and dirty jobs that are not possible or safe for humans Another important concept, which is directly connected to the previous point, is a popular issue these days and has first been used quite recently: "Factory Of The Future". It tries to make operators and robots work in harmony in their working environment so that robots can be considered as collaborative machinery and not as a substitute for human workers. This fast expanding area is now considered as one of the great productive niches. Leaving aside these technical concepts that must never be forgotten if our professional career is centered on this industrial area, the focus of this project is undoubtedly based on robotics. The latter combined with computer vision results in a robotic manipulator which was gifted with some kind of "intelligence". A simple yet feasible production process has been designed so as to store pieces of different shapes and colors in an autonomous way and only guided by the image captured with a built-in webcam. The system consists of a support structure defined by a work area in which some pieces designed for this purpose are stored in their proper place by the robotic manipulator. This parallel kinematics robot is based on cable technology, controlled by four stepper motors that give three degrees-of-freedom (± X, ± Y, ± Z) so that the end-effector is suspended over the work area and moves, thus being able to identify the characteristics of the pieces (position, color and shape) to be stored in an orderly manner according to the initial premises.