Sommario



Grasping assistito da visione artificiale per un manipolatore mobile con compiti assistivi

SOMMARIO



Introduzione………………………………………………………………..1



Capitolo 1. La robotica e i manipolatori mobili…………………………..5

1.1 Il concetto di manipolatore mobile fra robotica industriale e robotica avanzata……………………………………………………………...6

1.2 Tecniche e metodi della robotica industriale …………………………9

1.2.1 Il problema cinematico diretto …………………………………12

1.2.2 I parametri di Denavit-Hartenberg ……………………………..15

1.2.3 Il problema cinematico inverso ………………………………...18

1.2.4 Una procedura sistematica per l’inversione cinematica di robot con polso sferico ………………………………………………...21

1.2.5 Cinematica differenziale .............................................................23

1.2.6 La pianificazione del moto ……………………………………..25

1.3 I manipolatori mobili in robotica assistiva ………………………….27



Capitolo 2. Il sistema di visione……………………………………………32

2.1 La telecamera utilizzata ……………………………………………..33

2.2 La scheda di acquisizione video IMAQ 1408 ……………………….36

2.3 Il modello prospettico o Pin-Hole …………………………………...37

2.3.1 Il modello Pin-Hole in coordinate omogenee ………………….41

2.4 Il metodo tabellare …………………………………………………..42

2.5 La calibrazione ……………….. ……………………………………44

2.5.1 La calibrazione Pin-Hole ………………………………………44

2.5.2 La calibrazione tabellare ……………………………………….47

2.5.3 La procedura di estrazione dei centroidi ……………………….49

2.6 La cinematica diretta della telecamera ……………………………...54

2.7 L’algoritmo di visione ………………………………………………57



Capitolo 3. Il grasping ……………………………………………………..60

3.1 Estrazione del contorno ……………………………………………..63

3.2 Il grasping rispetto alla terna base del robot ………………………...64



Capitolo 4. L’Hardware e la meccanica del sistema …………………….67

4.1 Il sistema MANUS ………………………………………………….68

4.1.1 La struttura meccanica …………………………………………72

4.1.2 Il sistema di controllo …………………………………………..76

4.2 Il bus CAN …………………………………………………………..77

4.2.1 Il bus CAN secondo il modello ISO-OSI ………………………78

4.2.2 Il livello fisico... ………………………………………………..80

4.2.3 Il Transfer Layer ………………………………………………..80

4.2.4 L’Object Layer ed il controllore 82C200……………………….85

4.3 La comunicazione fra PC e MANUS …………...…………………..87



Capitolo 5 : Il Software del sistema……………………………………….90

5.1 Le caratteristiche del manipolatore mobile …………………………91

5.2 Il driver per il computer-box ………………………………………...94

5.3 La prevenzione delle collisioni …………………………………….100

5.4 La pianificazione del moto…………………………………………104

5.5 L’interfacciamento fra pianificatore e driver ……………………...111



Capitolo 6 : Risultati e conclusioni………………………………………113

6.1 Il controllo del MANUS …………………………………………...113

6.2 Il sistema di visione ………………………………………………..118

6.3 Conclusioni ………………………………………………………...122

6.4 Sviluppi futuri ……………………………………………………...123



Appendice A. I programmi in linguaggio C ……………………………124



Appendice B. I programmi in MATLAB ……………………………….146

B.1 Funzioni per la prevenzione delle collisioni ………………………146

B.2 Funzioni per l’analisi cinematica ………………………………….159

B.3 Funzioni per la pianificazione del moto ………………...................167

B.4 Funzioni per la calibrazione………………………………………..176

B.5 Funzioni per il grasp ……………………………………………….187

B.4 Utilities …………………………………………………………….189



Bibliografia………………………………………………………………...190