Remodelação, simulação e controlo de um braço robótico

Abstract

CAMBADA@Home é um projecto multidisciplinar em robótica inteligente que tem como objetivo o desenvolvimento de um robô autónomo capaz de navegar e executar atividades de assistência em ambiente dom estico. Um par de braços antropomórficos com garras dotam o robô de capacidade de manipulação de objetos. Esta dissertação tem como objetivo geral a continuação do desenvolvimento de um dos dois braços robóticos para o robô CAMBADA@Home, a partir de trabalho já realizado anteriormente. Teve, como objetivos, a analise da versão existente do braço, o desenvolvimento de um ambiente de simulação realista do braço e o projeto e desenvolvimento do software de controlo do braço. Utilizou-se o ambiente ROS para o desenvolvimento dos sistemas. O ambiente de simulação utilizado foi o ROS-Gazebo e o braço foi modelado na linguagem URDF, adequada àquele ambiente. Utilizou-se as bibliotecas ros_control para o controlo do braço em ambiente simulado e real, e as trajetórias foram geradas utilizando as funcionalidades do software MoveIt!. Os objetivos propostos foram concretizados. Concluiu-se que a estrutura mecânica existente do braço é adequada, apenas necessitando de pequenas alterações de modo a eliminar ou reduzir algumas folgas. O ambiente de simulação desenvolvido mostrou-se suficientemente realista, tendo permitido visualizar e validar a geração e execução de trajetórias, mesmo na presença de restrições ao movimento do braço. Em relação ao braço real, foi também validada a geração e execução de trajetórias, embora as conclusões na manipulação de objetos apontem para a necessidade de substituir a garra por uma mais adequada.

CAMBADA@Home is a multidisciplinary project in intelligent robotics that aims to develop an autonomous robot capable of navigating and executing assistance and service activities in the home environment. A pair of arms with grippers provide the robot with the ability to manipulate objects. This dissertation has as general objective the continuation of the development of the anthropomorphic robotic arm for the CAMBADA@Home robot, based on work carried out previously. The objectives are to analyze the existing version of the arm, to develop a realistic simulation environment for the arm and to design and develop the arm control software. The ROS environment was used to develop the systems. The simulation environment used was the ROS-Gazebo and the arm was duly modeled in the URDF language, suitable for that environment. ros control libraries were used to control the arm in the simulated and real environments, and the trajectories were generated using the features of MoveIt! software. The proposed objectives were achieved. It was concluded that the existing mechanical structure of the arm is adequate, requiring only minor changes in order to eliminate or reduce some slack. The developed simulation environment proved to be su ciently realistic, allowing to visualize and validate the generation and execution of trajectories, even in the presence of restrictions to the movement of the arm. Regarding the real arm, the generation and execution of trajectories was also validated, although the conclusions in the manipulation of objects points to the need to replace the claw with a more suitable one.