Control basado en visión de robots industriales con interfaz en Internet 2

Abstract

"Este proyecto ampliará el conocimiento en problemas teóricos y prácticos que se presentan actualmente en visión artificial y aplicaciones de control de robots basadas en visión, usando herramientas estimativas, modelos estocásticos y técnicas de visión CSM sobre Internet2, así como para el desarrollo de sistemas de programación intuitiva y autonomía supervisada para robots. En este documento se presentan los avances de una aplicación basada en Internet2 donde uno o varios usuarios remotos tienen control de alto nivel sobre un robot industrial. El paradigma usado para el control basado en visión es Manipulación de Espacio de Cámara (CSM de las siglas del inglés Camera Space Manipulation) [1][2]. Esto se lleva a cabo bajo la iniciativa del proyecto Internet2. El propósito de esta aplicación es proveer la capacidad de operar un robot industrial desde distancias remotas en ambientes colaborativos, donde se establezcan comunicaciones de los tipos uno-a-uno, uno-a-varios y varios-a-varios entre miembros con acceso a Internet2. El potencial del proyecto se enfoca en proporcionar independencia geográfica entre el área física de acción del robot y el personal que va a actuar sobre esta área. El interés más importante de este desarrollo es la característica de poder reunir expertos para resolver tareas críticas a través de herramientas de software que les permita tener acceso visual en tiempo real al entorno de trabajo del robot, consultarse entre si, deliberar y discutir antes de ejecutar la solución óptima. Otro tópico interesante de esta aplicación será el permitir acciones en situaciones de peligro o de difícil acceso en donde todos los movimientos del robot son realizados por un control de alto nivel basado en visión.

Este proyecto ampliará el conocimiento en problemas teóricos y prácticos que se presentan actualmente en visión artificial y aplicaciones de control de robots basadas en visión, usando herramientas estimativas, modelos estocásticos y técnicas de visión CSM sobre Internet2, así como para el desarrollo de sistemas de programación intuitiva y autonomía supervisada para robots[3].

Para el desarrollo de este proyecto se aprovecha las potencialidades que provee la infraestructura del CUDI, como son protocolos de seguridad, QoS, y capacidad de teleconferencia basada en la recomendación H.323. Se hace uso del Gatekeeper y del MCU con que cuenta la UASLP, para ello se realizó la instalación de fibra óptica desde la torre de telecomunicaciones de la UASLP hasta el laboratorio de robótica, con ello se hace posible la conexión directa al backbone del CUDI de un servidor de teleconferencia. Para esta aplicación se implementó un servidor Tomcat corriendo en Linux, al cual se enlaza la computadora que lleva a cabo el control de alto nivel basado en visión del robot.

A la fecha se ha desarrollado una Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) para permitir el acceso visual al espacio de trabajo del robot[4]. La GUI muestra imágenes capturadas por cámaras y las transmite vía multicast a sitios remotos. El software de colaboración ha sido diseñado siguiendo la recomendación para teleconferencias ITU-3 H.323[5], que involucra un sistema de comunicaciones multimedia basado en paquetes, protocolos de control de llamadas, seguridad, protocolos de control de medios, señalización de subscripciones digitales y codificación-decodificación de video. La naturaleza escalable de este proyecto requiere un diseño de arquitectura abierta. Esta necesidad surge debido al desarrollo de nuevos módulos, evitar la depreciación de las tecnologías, soporte y compatibilidad con futuras tecnologías.

La necesidad de transparencia entre tecnologías es una de las preocupaciones de Internet2. Entre los objetivos intermedios de este proyecto es el implementar un control basado en visión para un robot PUMA 700 a través de un controlador basado en PC que emplea control directo en tiempo real de los seis ejes articulados. La estructura original del PUMA 700 se ha conservado. Un controlador se encuentra en implementación usando lenguaje C++. El hardware del nuevo controlador incluye un módulo de interconexión Galil PWM ICM-1900 y una tarjeta controladora PCI DMC-1800. El software de control CSM también se está desarrollado en lenguaje C++. La implementación de la interfaz gráfica se llevó a cabo con lenguaje Java usando una tarjeta de digitalización de video Data Translation DT3155 y cámaras CCD Sony MPT304. El proyecto completo está programado para reportar resultados en cinco meses a partir de la fecha de este documento. El robot está localizado físicamente en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) y podrá ser controlado desde la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM)."