Control de brazo robótico mediante IMUs

Abstract

El ser humano, por naturaleza, busca aprender, mejorar y explorar tanto en entornos conocidos como desconocidos. Sin embargo, esto conlleva peligros y dificultades de acceso, lo que ha llevado al desarrollo de la teleoperaci´on, un sistema en el que se utiliza un robot remoto controlado por un operador humano. En este proyecto, se ha dise˜nado un sistema teleoperado compuesto por sensores de captura de movimiento desarrollados por la empresa “Noitom” (Neuron Mocap) y un brazo rob´otico UR5e fabricado por la empresa “Universal Robots”. Para ello, se ha llevado a cabo un estudio detallado sobre el formato y la recopilaci´on de los datos de los sensores, as´ı como sobre el marco de trabajo que permite la operaci´on de los seis ejes del brazo rob´otico. Los datos de Neuron Mocap se procesan y se env´ıan al UR5e mediante ROS2, integrando en ambos sistemas para que el brazo rob´otico pueda replicar los movimientos capturados por los sensores. ROS2 (Robotic Operating System) es un framework de desarrollo de software para robots que proporciona la funcionalidad de un sistema operativo en un cl´uster heterog´eneo. El robot ha sido programado para imitar, en la medida de lo posible, los movimientos de la persona que utiliza los sensores, teniendo en cuenta las limitaciones de localizaci´on y la estructura del propio robot. Para este objetivo se han usado Matrices de Transformaci´on Homog´enea para asegurar la precisi´on y eficiencia en la imitaci´on de los movimientos. Finalmente, se ha llevado a cabo una evaluaci´on de los resultados obtenidos y se han propuesto posibles mejoras para el futuro.

Human beings, by nature, seek to learn, improve, and explore both known and unknown environments. However, this entails dangers and difficulties in access, which has led to the development of teleoperation, a system in which a remote robot is controlled by a human operator. In this project, a teleoperated system has been designed consisting of motion capture sensors developed by the company “Noitom” (Neuron Mocap) and a UR5e robotic arm manufactured by the company “Universal Robots.” To this end, a detailed study has been conducted on the format and collection of sensor data, as well as on the framework that allows the operation of the six axes of the robotic arm. Neuron Mocap data is processed and sent to the UR5e via ROS2, integrating both systems so that the robotic arm can replicate the movements captured by the sensors. ROS2 (Robotic Operating System) is a software development framework for robots that provides the functionality of an operating system in a heterogeneous cluster. The robot has been programmed to mimic, as closely as possible, the movements of the person using the sensors, taking into account the localization limitations and the structure of the robot itself. For this purpose, Homogeneous Transformation Matrices have been used to ensure accuracy and efficiency in imitating the movements. Finally, an evaluation of the obtained results has been carried out and possible improvements for the future have been proposed.