Controlo visual de robôs manipuladores - Gonçalves, Paulo (2005)
Na presente tese é abordado o controlo visual de robôs manipuladores. Sobre o tema é apresentado o estado da arte e ainda as ferramentas de visão por computador necessárias à sua implementação. São apresentadas seis contribuições ao controlo visual de robôs manipuladores, nomeadamente o desenvolvimento de um aparato experimental, dois controladores visuais dinâmicos, a aplicação de filtros fuzzy ao controlo visual cinemático, a modelação fuzzy do sistema robô-câmara e o controlo fuzzy do sistema baseado no modelo inverso. O aparato experimental desenvolvido é composto por três partes, nomeadamente um robô manipulador planar de dois graus de liberdade, um sistema de visão com 50Hz de frequência de amostragem e o software desenvolvido para controlar e interligar os dois componentes anteriores. O aparato experimental desenvolvido permitiu validar experimentalmente, em tempo real, os controladores propostos nesta tese. O controlo visual dinâmico actua directamente os motores do robô, em contraste com o controlo visual cinemático que gera uma velocidade de junta a seguir pelo robô, através da utilização de um controlo interno em velocidade. A primeira contribuição ao controlo visual dinâmico é um controlador baseado na imagem, especialmente desenvolvido para o robô do aparato experimental, na configuração eye-in-hand. A segunda contribuição é o desenvolvimento de um controlador visual dinâmico baseado em posição para a configuração eye-in-hand, não estando restringido a um número fixo de graus de liberdade do robô. É ainda demonstrada a estabilidade assimptótica de ambos os controladores. A aplicação de lógica fuzzy ao controlo visual cinemático de robôs manipuladores baseado na imagem, revelou três contribuições. Com a aplicação de filtros fuzzy ao controlo visual cinemático, com planeamento de trajectórias ou em regulação, o desempenho do controlador é melhorado, i.e. as velocidades de junta do robô diminuem nos instantes iniciais e o carácter oscilatório destas é atenuado quando o tempo de amostragem de visão é elevado. Foi obtido o modelo inverso do sistema robô-câmara através de modelação fuzzy, tendo sido desenvolvida uma metodologia conducente à obtenção do referido modelo. O modelo inverso fuzzy é utilizado como controlador do sistema robô-câmara, com o objectivo de fornecer as velocidades de junta capazes de mover o robô para a posição desejada. Foi ainda utilizado um compensador fuzzy para compensar eventuais discrepâncias entre o modelo obtido e o sistema real.