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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Planejamento de trajetórias robóticas utilizando B-splines
Alternate title (s): Robotics trajectory planning using B-spline
Author: Ferreira, Werley Rocherter Borges
First Advisor: Carvalho, João Carlos Mendes
First member of the Committee: Ribeiro, Carlos Roberto
Second member of the Committee: Oliveira, Plínio José
Summary: Planejamento de trajetórias robóticas consiste em especificar o caminho que o elemento terminal do robô deve passar para realizar uma determinada tarefa. O planejamento de trajetórias pode ser realizado no domínio da tarefa ou no domínio das articulações. Seja qual for o domínio que as trajetórias são planejadas, elas devem ser definidas por uma função de ajuste de curva, tais como aproximação ou interpolação dos pontos que as definem. Muitos estudos de ajuste de curva têm sido realizados, procurando obter curvas suaves, de forma que a curva de referência promova o movimento do robô o mais suave possível. A utilização de curvas suaves em trajetórias robóticas evita vibrações do robô ao longo da trajetória, desgaste dos atuadores e erro de tracking . Para que uma trajetória seja suave ela deve possuir, pelo menos, continuidade de posição, velocidade e aceleração. Curvas como polinomiais, Hermite por partes e splines são utilizadas freqüentemente em trajetórias de sistemas multi-eixos. Para trajetórias multipontos a spline é a curva comumente utilizada, porém se um ponto desta curva for alterado o perfil de toda a curva se altera. Para evitar este tipo de problema, alguns autores utilizam B-spline, pois ela possui controle local, isto é, com a mudança de um ponto de controle, a curva se altera somente em uma determinada região em função de seu grau de continuidade. Além de controle local, este tipo de curva possui comportamento previsível porque ela sempre estará contida dentro do polígono formado pelos seus pontos de controle. Esta característica da curva é denominada propriedade do fecho convexo. Nesta dissertação, é realizado o estudo de curvas utilizadas em planejamento de trajetórias robóticas com maior ênfase em B-spline e NURBS devido sua grande flexibilidade. Assim, a partir das curvas estudadas foi realizada uma análise do tipo de curva utilizada pelo robô industrial Motoman HP6. Com o modelo cinemático do robô Motoman HP6 foi proposto o planejamento de trajetórias utilizando B-spline, pois devido à propriedade do fecho convexo, simulações mostram que a trajetória no domínio das articulações possui comportamento previsível.
Abstract: Robot trajectory planning is the specification of the path the terminal element of the robot should move to accomplish a certain task. The trajectory planning can be done in the task domain or in the joints domain. For any domains that the trajectories are planned, it should be defined by a curve fitting function, such as approximation or interpolation of the points that define them. Many studies of curve fitting have been accomplish, in order to obtain smoother curves, so that the reference curve promoting the movement of the robot as smoothest as possible. The use of smooth curves in robotic avoid vibration of the robot along the path, wear of actuators and tracking error. For a trajectory be smooth, it must have at least position, velocity and acceleration continuity. Curves like polynomial, piecewise Hermite and splines are often used in trajectories of multi-axes machines. For the trajectories multipoint spline curve is commonly used, but if a point of this curve is changed, the entire profile of the curve is changed. To avoid this problem, some authors have been used B-spline, because it has local control, i.e., with the change of a control point, the curve changes only in a given region according to their continuity degree. Moreover, this type of curve has predictable behavior because it will always be contained within the polygon formed by its control points. This characteristic curve is called the convex hull property. In this master thesis is done the study of curves for robotic trajectory planning with concerning with B-spline and NURBS due to its great flexibility. Thus, from the curves study, was analyzed the type of curve used by industrial robot Motoman HP6. With the kinematic model of the robot Motoman HP6, it was proposed a trajectory planning using B-spline, since due to the convex hull property, simulations show that the trajectory in the joints domain has predictable behavior.
Keywords: Planejamento de trajetórias
Robô industrial
Ajuste de curvas
Bsplines
Trajectory planning
Industrial robo
Curve fitting
B-splines
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: FERREIRA, Werley Rocherter Borges. Robotics trajectory planning using B-spline. 2011. 139 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14896
Date of defense: 22-Dec-2011
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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