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http://hdl.handle.net/10773/14405
Título: | Development of a dual-arm robotic system for gesture imitation |
Outros títulos: | Desenvolvimento de um sistema robótico de dois braços para imitação gestual |
Autor: | Moura, Tiago Gomes |
Orientador: | Silva, Filipe Miguel Teixeira Pereira da Dias, Paulo Miguel de Jesus |
Palavras-chave: | Engenharia de automação industrial Androides Gestos - Controlo automático Cinemática - Manipuladores (Mecanismo) |
Data de Defesa: | 2015 |
Editora: | Universidade de Aveiro |
Resumo: | 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. |
Descrição: | Mestrado em Engenharia de Automação Industrial |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/14405 |
Aparece nas coleções: | UA - Dissertações de mestrado DEM - Dissertações de mestrado |
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