Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/14405
Title: Development of a dual-arm robotic system for gesture imitation
Other Titles: Desenvolvimento de um sistema robótico de dois braços para imitação gestual
Author: Moura, Tiago Gomes
Advisor: Silva, Filipe Miguel Teixeira Pereira da
Dias, Paulo Miguel de Jesus
Keywords: Engenharia de automação industrial
Androides
Gestos - Controlo automático
Cinemática - Manipuladores (Mecanismo)
Defense Date: 2015
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: A investigação dedicada à área de robótica tem vindo a desempenhar um papel fundamental no que diz respeito à interação humano-robot. Esta interação tem evoluído em aspetos como reconhecimento de voz, caminhar, imitação gestual, exploração e trabalho cooperativo. A aprendizagem por imitação traz várias vantagens em relação aos métodos de programação convencionais, pois possibilita a transferência de novas habilidades ao robot através de uma interação mais natural. O trabalho desenvolvido pretende a implementação de um sistema robótico para imitação gestual que sirva como base para o desenvolvimento de um sistema capaz de aprender recorrendo à imitação gestual de um humano. As demonstrações foram adquiridas recorrendo a um sistema de captura de movimento humano baseado no sensor Kinect. O sistema desenvolvido permite reproduzir os movimentos capturados num robot humanoide composto por dois braços Cyton Gamma 1500 em tempo real, respeitando as restrições físicas e de espaço de trabalho do robot bem como prevenindo possíveis colisões. Os braços robóticos foram fixados numa estrutura mecânica, similar à estrutura do torso humano, desenvolvida para o efeito. Foi estudada a cinemática do manipulador com o objetivo de desenvolver algoritmos base de controlo. Estes foram desenvolvidos de forma modular de modo a criar um sistema que permite vários modos de funcionamento independentes. Foram elaborados testes experimentais com o intuito de avaliar o desempenho do sistema em diferentes situações. Estas estão relacionadas com limitações físicas associadas à imitação, como por exemplo: limites físicos das juntas, limites de velocidade, limites do espaço de trabalho, configurações singulares e colisões. Foram assim estudadas e implementadas soluções que permitem resolver estas situações.
Research in robotics has been playing an important role in human-robot interaction field. This interaction has evolved in several areas such as speech recognition, walking, gesture imitation, exploring and cooperative work. Imitation learning has several advantages over conventional programming methods because it allows the transfer of new skills to the robot through a more natural interaction. The work aims to implement a dual-arm manipulation system able to reproduce human gestures in real-time. The robotic arms are fixed to a mechanical structure similar to the human torso developed for this purpose. The demonstrations are obtained from a human motion capture system based on the Kinect sensor. The captured movements are reproduced in a two Cyton Gamma 1500 robotic arms assuming physical constraints and workspace limits, as well as avoiding self-collisions and singular configurations. The kinematics study of the robot arms provides the basis for the implementation of kinematics control algorithms. The software development is supported by the Robot Operating System (ROS) framework following the philosophy of modular and open-ended development. Several experimental tests are conducted to validate the proposed solutions and to evaluate the system’s performance in different situations, including those related with joints physical limits, workspace limits, collisions and singularity avoidance.
Description: Mestrado em Engenharia de Automação Industrial
URI: http://hdl.handle.net/10773/14405
Appears in Collections:MEC - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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