Sensor visual de alta precisão para calibração de robôs industriais : posicionamento, orientação e controle de movimento

Abstract

A presente dissertação apresenta o desenvolvimento de um sensor baseado em visão que realiza o controle de posição e orientação do efetuador de um manipulador robótico, de maneira que o efetuador atinja pontos a distâncias sempre constantes do centro do alvo, com orientação determinada, e com precisão suficiente para garantir alta repetibilidade de medição. Um sensor como este pode ser utilizado para tarefas de calibração de robôs em que é imprescindível medir a posição e orientação do manipulador em diversos locais do espaço de trabalho para comparar com as posturas fornecidas pelo controlador. O sensor desenvolvido utiliza o controle servo-visual baseado em imagem, que dispensa a necessidade de estimar a posição e a orientação do manipulador. Ele se baseia exclusivamente nas características extraídas diretamente da imagem captada pela câmera, permitindo emitir sinais de controle para que o robô alcance o alvo. Este método produz medições muito mais precisas do que o método tradicional de medição com controle de posição, devido à sua menor dependência da exatidão dimensional de alvos, das imagens serem de mesmo tamanho e de não haver necessidade de calibrar os parâmetros extrínsecos da câmera previamente ou a cada medição. O sensor é composto de uma câmera e um emissor de plano de luz laser fixo à plataforma da câmera, em configuração pré-estabelecida, de maneira que o plano de luz, ao atingir o centro do alvo, mantém a distância pré-estabelecida da câmera ao alvo ao longo do eixo óptico. A orientação pode ser medida a partir da distribuição lateral de formas em torno do ponto central do alvo. Este tipo de medição permite incluir a distância constante ao alvo como se fosse parte do efetuador, em uma configuração que permite movimento esférico de raio constante em torno do alvo. Resultados preliminares demonstram que o método tem grande potencial de precisão de medição para uso em metodologias de calibração de robôs, com exatidão de medição na ordem de décimos de milímetro.