Diseño y desarrollo de una aplicación de generación de trayectorias y evitación de colisiones para el control de sistemas robotizados

Abstract

[ES] En los últimos años, el uso de sistemas robotizados está en auge y como resultado, el control de los robots se ha convertido en un área de sumo interés puesto que para incrementar la productividad de las empresas donde se implantan los robots es necesario que éstos realicen movimientos rápidos y precisos, que cumplan con los requisitos de las tareas programadas y que sean lo más autónomo posible evitando al máximo la necesidad de operarios humanos.

Por ello, la presenta propuesta de Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo principal el desarrollo de una aplicación para la generación de trayectorias de sistemas robotizados. Además, puesto que en el área de trabajo se suelen encontrar diferentes objetos y obstáculos, se propone abordar también la evitación automática de colisiones.

De esta forma, en este TFG se propone desarrollar en primer lugar una aplicación para la generación de trayectorias. Para esta generación de trayectorias se implementarás dos métodos diferentes: la generación de trayectorias mediante interpolación de puntos y mediante aproximación de puntos. Además, se va a diseñar una interfaz gráfica que permita que la generación de trayectorias sea intuitiva y fácil de usar. Por otra parte, tal y como se ha comentado, esta generación de trayectorias debe permitir que los movimientos generados sean seguros tanto para el robot como para su entorno. Por ello se deberá desarrollar un sistema automático de detección y evitación de colisiones.

Entrando un poco más en detalle se propone diseñar e implementar una aplicación en Matlab para la generación de trayectorias. Su funcionamiento requiere una serie de puntos, que el usuario deberá introducir en el programa de manera gráfica mediante el ratón. Con estos puntos se generan trayectorias por dos métodos diferentes. El primero se basa en la interpolación, el cual genera una trayectoria suave que debe pasar obligatoriamente por todos los puntos dados. El otro método consiste en la aproximación, donde la trayectoria generada debe seguir de forma aproximada la forma que conforma el polígono de control conformado por los puntos proporcionados por el usuario.

Una vez se tiene la trayectoria, ésta se deberá enviar al robot. En este caso se ha optado por un robot industrial IRB 140, de la empresa ABB, aunque el método propuesto se podría utilizar para cualquier otro modelo de robot. Para la transferencia de las trayectorias se utilizarán las comunicaciones mediante TCP-IP, basándose en sockets para realizar la programación tanto al robot como la aplicación gráfica.

Por último, en este TFG se va a desarrollar un sistema de detección de obstáculos para que se puedan obtener de forma automática una trayectoria que sea capaz de ir desde un punto inicial a otro final y que sea capaz de evitar los obstáculos que se encuentre en su camino.

Cabe destacar que para verificar el correcto funcionamiento de la programación del robot se tendrá que desarrollar primero un robot virtual en el entorno RobotStudio con el que se podrá simular el funcionamiento de la aplicación. Una vez validada la respuesta del robot, ya se podrá ejecutar en el robot real disponible en la célula robótica del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática.