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Como usar MoveIT para desarrollar una aplicación de manipulación robótica

El proyecto HR-Recycler, financiado por la Comisión Europea, tiene como objetivo desarrollar un entorno híbrido de colaboración humano-robot para el reciclaje de residuos electrónicos. Humanos y robots trabajarán de forma colaborativa compartiendo diversas actividades de manipulación. Una de estas tareas tiene lugar en el área de desmontaje, donde los residuos electrónicos se desmontan y sus componentes se clasifican por tipo en cajas. 

Una plataforma sencilla para aplicaciones de manipulación robótica

Para agilizar la tarea de clasificación de componentes, Robotnik está desarrollando el robot manipulador móvil RB-KAIROS encargado de coger las cajas con componentes electrónicos de las mesas de trabajo y transportarlas hasta su destino final o hasta la próxima estación de procesamiento. MoveIt es una plataforma de desarrollo de aplicaciones de manipulación robótica de código abierto, que permite desarrollar aplicaciones complejas de forma sencilla usando ROS. 

Este post expone brevemente cómo Robotnik ha utilizado MoveIt para el desarrollo de una aplicación de manipulación que se puede integrar en el robot RB-KAIROS.

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Figure 1: Descripción visual de la tarea Pick and Place..

Características y ventajas de usar MoveIt

A medida que se iban probando las funcionalidades de MoveIt, se puso de manifiesto lo útil que era, en las etapas iniciales del proceso, desarrollar una aplicación de manipulación robótica. Ayudó a decidir el diseño del entorno de trabajo, a determinar si el robot era capaz de desempeñar las actividades de manipulación necesarias en ese entorno de trabajo y si no era así, a modificar el entorno para conseguir el mejor desempeño.

Diseño del entorno de trabajo en MoveIt

MoveIt permite crear y simular el entorno de trabajo del robot utilizando objetos de malla 3D diseñados en cualquier programa CAD, permitiendo además la interacción entre el robot y este entorno de trabajo. 

Con MoveIt se puede planificar el movimiento del robot a cualquier posición teniendo en cuenta la situación actual de los objetos presentes en el entorno, evitando así colisiones. Pero lo más interesante es que no sólo planifica la trayectoria evitando los obstáculos, si no que además  permite interactuar con los objetos del entorno, pudiendo coger cualquier objeto del entorno e incluirlo como si fuera parte del robot a la hora de planificar la trayectoria a la posición deseada. Cualquier objeto de colisión de MoveIt puede vincularse al eslabón (link) del robot que se desee, una vez vinculados se moverán conjuntamente.

Figure 2: Planificación de escena con objetos de colisión (verde) y objetos adjuntos (violeta).

Esta herramienta ayudó a resolver desde el primer momento ciertas dudas: si el manipulador móvil era capaz de coger cajas desde una mesa con una cierta altura, a qué distancia de la mesa deberíamos colocarnos para poder coger las cajas correctamente, si había el suficiente espacio para que el robot pudiera mover el brazo y así llevar a cabo las acciones de manipulación necesarias. También sirvió para diseñar las cajas que el robot debe manipular, de forma que tuvieran un tamaño y forma adecuados para encajar en el reducido espacio disponible en el entorno de trabajo y para permitir la correcta ejecución de las tareas de manipulación. 

Planificación de movimientos con MoveIt

MoveIt incluye varias herramientas que permiten adaptar el algoritmo de planificación de  movimientos para alcanzar la posición del robot deseada usando criterios personalizables y así obtener el mejor desempeño para tu aplicación. Esto es muy útil ya que permite restringir los movimientos que el robot puede realizar para moverse de una posición a otra, que en una aplicación como la desarrollada, con un espacio de trabajo reducido donde el robot debe manipular objetos en un entorno compartido con humanos, es muy importante.

Figure 3: Planificación de la meta deseada teniendo en cuenta las colisiones con la escena..

Un requerimiento de movimiento importante es mantener las cajas paralelas al suelo al transportarlas ya que estas están llenas de componentes electrónicos a reciclar. Planificar con restricciones de movimiento es fácil en Moveit.

MoveIt permite aplicar diferentes restricciones de movimiento, las que han resultado más útiles para nuestra aplicación son las restricciones de orientación y articulación. 

  • Las restricciones de orientación:  ayudan a fijar la orientación deseada de cualquier eslabón (link) del robot. Son muy útiles cuando se desea mantener el extremo final del brazo manipulador del robot (end-effector) paralelo al suelo. En este caso sirve para mantener el end_effector, que es donde se encuentra la herramienta de succión para coger las cajas,  paralela al suelo.
  • Las restricciones de articulación: son útiles para limitar la posición de cualquier articulación del robot a un rango determinado. Y también lo son cuando se desea controlar la posición relativa de las articulaciones del robot durante el movimiento, manteniendo siempre una forma determinada. En este caso, permitió definir la posición entre el codo y hombro del brazo robótico, de forma que los movimientos que se ejecutan son más naturales y, además, se evitan configuraciones que pueden ser potencialmente peligrosas.

 

Figure 4:  Planificación de movimiento con restricciones de articulación y orientación vs sin.

Otra configuración que se puede realizar con MoveIt es modificar el algoritmo de planificación y  usar durante la planificación una configuración de espacio cartesiano o de espacio articulaciones a la hora de representar el problema de planificación que se debe optimizar.  Se puede intercambiar entre los dos espacios según la trayectoria final que se desee obtener.

  • Planificación en el espacio cartesiano (movimientos cartesianos): se utiliza cuando se desea seguir una trayectoria muy precisa con el extremo final del brazo (end-effector) donde se encuentra la herramienta. En este caso, usamos esta configuración al movernos desde la posición de aproximación a la caja hasta la posición de coger la caja y al revés. Debido a que el robot manipulador móvil debe cargar las cajas en su espalda para transportarlas, el espacio que existe es reducido y, por tanto, las cajas deben ir muy próximas, intentando evitar su deslizamiento durante el transporte y encajándose  dentro de unas bandejas. Usando una trayectoria calculada en espacio cartesiano queda asegurado que las cajas se elevan de forma totalmente vertical, evitando así enganches entre cajas y parones innecesarios, además de lograr que las cajas se queden exactamente dentro de las bandejas.
  • Planificación en el espacio de articulaciones: se utiliza habitualmente ya que permite obtener trayectorias mucho más naturales y fluidas. En este caso, se utilizó para mover el brazo de forma fluida entre diferentes posiciones que no tienen requerimientos muy estrictos de posición.

 

Figure 5: Motion Planning en espacio Cartesian vs espacio Joint.

Lo que se presenta en este post es solo un pequeño resumen de cómo en Robotnik se ha  usado MoveIt para desarrollar una aplicación de manipulación con un brazo robótico preliminar. MoveIt ofrece muchas otras herramientas que permiten desarrollar una aplicación compleja, algunas de las cuales incluyen: la integración de sensores que permiten añadir visión artificial para reconocimiento de objetos en el entorno  que se pueden importar al entorno de MoveIt, o el uso de algoritmos de deep learning para generar poses de agarre de diferentes objetos usando la herramienta instalada en el brazo manipulador.

Estas áreas serán exploradas a medida que avance el proyecto y, del mismo modo, compartidas para dar a conocer las últimas funcionalidades de MoveIt para desarrollar una aplicación de manipulación con brazo robótico.

A continuación puede ver un corto vídeo con una demostración de la situación actual de la aplicación de manipulación desarrollada instalada en un RB-KAIROS de Robotnik.

https://www.youtube.com/watch?v=JgyDB57xjDw


¿Cómo un SUMMIT-XL STEEL puede ayudarte en el desarrollo de tus proyectos de I+D?

¿Te has preguntado cómo Robotnik puede ayudarte en el desarrollo de tus proyectos de I+D? Si es así, aquí tienes un ejemplo de ello: La plataforma móvil SUMMIT-XL STEEL de Robotnik es altamente configurable. En ella, pueden integrarse gran variedad de sensores, accionamientos y brazos robóticos, lo que la convierte en un robot idóneo para el desarrollo de proyectos industriales o de I+D.

Ejemplo de lo anterior es el trabajo del IIT (Istituto Italiano di Tecnologia), donde se desarrolló el robot MOCA (MObile Collaborative robotic Assistant), nacido de la combinación de una plataforma colaborativa SUMMIT-XL STEEL y un brazo Franca Emika.

Con este robot el IIT ha desarrollado un proyecto de estudio para abordar los desafíos de la colaboración humano-robot. La mayor ventaja que brindan los robots colaborativos radica en la oportunidad de combinar la precisión, la resistencia y el poder de la automatización con la flexibilidad, experiencia y capacidades cognitivas de los humanos.

ITT ha implementado una estrategia de control de navegación para hacer que el robot se mueva en un área de trabajo simulada en laboratorio, evitando obstáculos fijos y móviles (incluidos los socios coexistentes), y para llegar a la ubicación del socio colaborativo humano.

En el siguiente vídeo se observan los resultados. Tan pronto como el sujeto humano está listo para realizar la tarea, levanta ligeramente el brazo que sostiene el taladro y la ubicación del sujeto en el espacio de trabajo se envía a MOCA, que comienza a acercarse. Al final de la fase de navegación, MOCA se detiene frente al sujeto objetivo humano a una distancia predefinida y comienza la fase de colaboración.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=31&v=6UPgc_5t8Rs

Si deseas información sobre cómo los robots de Robotnik pueden ayudarte a conseguir los objetivos de tus proyectos de investigación y desarrollo puedes ponerte en contacto ahora mismo con nuestros expertos en robótica móvil colaborativa y empezar a configurar tu plataforma o manipulador móvil.


¡Hoy salimos en informativos Telecinco!

Y es que en Robotnik estamos muy orgullosos de nuestro carro de la compra autónomo ELI, del cual hoy se hace eco la web de informativos Telecinco en un artículo que habla sobre la experiencia de compra del futuro cuando se aúnen las fuerzas del big data, la inteligencia artificial y productos como nuestro carro de la compra ELI.

Lee el artículo completo aquí.


¿Qué es SWARM Logistics Assistant?

SWARM Logistics Assistant surge del proyecto H2020 CPSwarm donde Robotnik participa aportando su conocimiento en el desarrollo de sistemas ciber-físicos o CPS (Cyber Phisical Systems). Robotnik tiene amplia experiencia en ROS, software que utilizan todos sus robots, así como en el software para la simulación. El proyecto cuenta con varias plataformas de Robotnik, las cuales trabajan de forma conjunta ayudando a los operarios en las tareas pesadas y repetitivas que se viven diariamente en un almacén.

Almacén con plataformas móviles robóticas

En paralelo a las tareas de asistencia, los robots realizan un escaneo del área de trabajo del almacén que sirve para actualizar la base de datos (por ejemplo, un mapa) en tiempo real.

Así mismo, los robots también recopilan información adicional relativa a aspectos comos la temperatura ambiente, la presencia de seres humanos, la detección de obstáculos en el camino, etc.

En el siguiente vídeo se puede ver la viabilidad y efectividad del proyecto:

 

 


El proyecto de Robotnik I-SUPPORT aparece en CORDIS

CORDIS, la plataforma on-line de información dedicada a las actividades europeas de investigación, desarrollo e innovación de la UE, ha publicado un artículo sobre el proyect I-SUPPORT en el que ha participado Robotnik.

Rafael López, responsable de I+D en Robotnik, dirigió el equipo de I-SUPPORT para desarrollar un sistema avanzado, seguro e independiente capaz de asistir a personas mayores en tareas como lavarse, frotarse, aclararse y llegar a partes del cuerpo de difícil acceso atendiendo a comandos sencillos de utilizar mediante voz y gestos.

Leer el artículo→

 


​El proyecto europeo ​Bots2ReC​ ​lucha contra el amianto en edificios antiguos

 

Los robots Bots2Rec permitirán reducir tiempo y gasto, además de minimizar la exposición humana al amianto.

 

​El objetivo de ​Bots2ReC es validar un proceso para la eliminación automática de la contaminación por amianto en la rehabilitación de edificios.  Actualmente, el amianto está presente en multitud de edificios antiguos de toda Europa, a pesar de que hoy por hoy está prohibido por ser considerado tóxico. Para realizar esta labor de eliminación, se utiliza un manipulador robótico móvil dotado de herramientas abrasivas y de succión. Su implementación permitirá reducir el gasto y el tiempo invertido en el proceso así como minimizar la exposición humana a este material de construcción.

El proyecto cuenta con la participación de siete socios europeos, entre los que se encuentra Robotnik,  y se enmarca dentro del programa Horizonte 2020.

Prensa

https://www.lavanguardia.com/vida/20180711/45833031849/expertos-crean-un-robot-autonomo-para-desmantelar-estructuras-de-amianto.html

https://innovadores.larazon.es/es/not/un-robot-autonomo-para-desmantelar-estructuras-de-amianto


E-mart presenta Eli, su carro de la compra autónomo

El robot ha sido desarrollado por Robotnik en colaboración con Gaitech Robotics

La cadena de supermercados E-mart acaba de presentar un carro de compras autónomo: Eli. La presentación, a modo de piloto, se realizó en Corea el pasado 17 de abril en lo que se denomina 'supermercado estilo almacén'. 

El carro de la compra Eli tiene como objetivo mejorar la experiencia de compra del consumidor, ayudándole en ciertas tareas que son propias de la misma. En este sentido, el robot móvil hace la función de un carro de la compra “inteligente”: es capaz de seguir al cliente por la tienda mientras éste va seleccionando la compra, puede guiarle al lugar donde se encuentran los productos que busca (evitando obstáculos) y también permite el pago automático, entre otras funciones.

Más información:

Antena 3

Julia en la onda, Onda Cero (Min. 43:50)

La Razón

ABC

Innovadores, La Razón

La Vanguardia

Las Provincias

20 minutos

Aquí en la onda C.Valenciana, Onda Cero (Min.27:25)

Europa Press

iProfesional 

CV Radio (Min.51:57)

Aragón radio

 


¿Conoces el proyecto BOTS2Rec?

El objetivo de BOTS2Rec es introducir, probar y validar un proceso basado en robots móviles para la eliminación automática de la contaminación por amianto en edificios.

Mira el vídeo del proyecto! →


Estos robots salvarán a nuestros campos del peligro de los pesticidas

Los futuros robots rociarían pesticidas solo a las plantas que los necesitan, a diferencia de las prácticas actuales que desperdician hasta el 99% de productos fitosanitarios porque cubren todo el campo.

Seguir leyendo →


La robótica permitirá al viñedo español optimizar su competitividad y sostenibilidad

El Ministerio de Agricultura, Pesca, Alimentación y Medio Ambiente (Mapama), estableció por resolución de 10 de agosto de 2017 la concesión de la subvención para la creación del grupo operativo supra-autonómico denominado “Aplicaciones y uso de Robótica en el manejo del Viñedo” (Acrónimo ROBODRONVI), en el marco del Programa Nacional de Desarrollo Rural y en relación a la Asociación Europea para la Innovación en materia de productividad y sostenibilidad agrícola (AEI-AGRI). ROBODRONVI, es un Grupo Operativo de reflexión estratégica que nace con el objetivo de impulsar la aplicación de la robótica (aérea y terrestre) como herramienta que facilite la toma de decisiones operativas en las explotaciones vitícolas por parte de viticultores y técnicos. Además, con ello se pretende mejorar la competitividad, rentabilidad y sostenibilidad del sector vitivinícola español.

Más info →