Geração automática de trajetórias em robôs colaborativos

Abstract

Uma das principais preocupações na área industrial é a segurança dos trabalhadores, principalmente quando trabalham diretamente com máquinas ou robôs industriais. A robótica colaborativa tem um papel importante para que robôs e humanos trabalhem juntos e acidentes sejam evitados. Este trabalho propõe uma abordagem de geração automática de trajetórias em manipuladores para que evitem colisões com objetos e principalmente com humanos. A aplicação envolve a identificação de pontos específicos do corpo do trabalhador que são considerados como obstáculos do ponto de vista do manipulador. Através do software de simulação CoppeliaSim, linguagem de programação LUA e da biblioteca de cinemática inversa simIK, foi desenvolvida uma metodologia que identifica quando o obstáculo encontra-se no caminho da trajetória do manipulador, possibilitando a geração de novas trajetórias de evasão através de cálculos e combinações de vetores de posição e matrizes de transformação homogênea. Como principal resultado do projeto pode-se citar a implementação e validação da metodologia no robô Kuka LBR iiwa 7, o qual é um robô colaborativo, conseguindo realizar com alta precisão os desvios necessários do operador sem colidir. Adicionalmente, a metodologia proposta é aplicada em outros tipos de manipuladores com ajustes nos parâmetros do algoritmo, sendo estes o ABB IRB 4600 e o robô Sawyer, os quais apresentaram resultados satisfatórios em termos de geração de novas trajetórias.

One of the main concerns in the industrial area is the safety of workers, especially when they work directly with industrial machines or robots. Collaborative robotics has an important role so that robots and humans work together and accidents are avoided. This work proposes an automatic trajectory generation approach in manipulators to avoid collisions with objects and mainly with humans. The application involves identifying specific points on the worker’s body that are considered obstacles from the manipulator’s point of view. Through the simulation software CoppeliaSim, LUA programming language, and the inverse kinematics library simIK, a methodology that identifies when the obstacle is in the path of the manipulator trajectory was developed, enabling the generation of new evasive trajectories through calculations and combinations of position vectors and homogeneous transformation matrices. The main result of the project is the implementation and validation of the methodology in the Kuka LBR iiwa 7 robot, which is a collaborative robot, being able to perform with high precision the necessary deviations of the operator without colliding. Additionally, the proposed methodology is applied to other types of manipulators with adjustments to the algorithm parameters, these being the ABB IRB 4600 and the Sawyer robot, which presented satisfactory results in terms of generating new trajectories.