Planejamento de caminhos para robôs manipuladores

Abstract

Resumo: O problema de planejamento de caminhos pode ser descrito para diversos tipos de robôs, neste trabalho serão tratados os robôs manipuladores (aqueles que possuem uma base fixa e tem como objetivo mover sua ponta manipuladora). Existem grandes dificuldades na abordagem analítica para manipuladores complexos, portanto, foram estudadas abordagens numéricas para o problema. Tais dificuldades surgem da complexidade em codificar as interações entre objetos que podem rotacionar no espaço. O trabalho discute algoritmos baseados em campos potenciais, sampling, aleatorizados, decomposição de células e um exemplo simples que pode ser resolvido de maneira analítica a fim de demonstração. Neste trabalho uma abordagem foi implementada como dissertação de mestrado, resultando numa solução para o problema de planejamento de caminhos para um manipulador com 3 graus de liberdade, por meio de juntas rotativas. A solução fez proveito do conceito de espaço de configurações (C-Space) e algoritmos de busca clássicos. Inicialmente ocorre uma etapa de pré-processamento que gera um espaço de configurações discretizado, esse espaço é então explorado por uma busca em largura modificada.

Abstract: The path planning problem can be described for different types of robots, in this work manipulator robots (those that have a fixed base and aim to move their manipulator end) will be treated. There are great difficulties in the analytical approach to complex manipulators, therefore, numerical approaches to the problem were studied. Such difficulties arise from the complexity of encoding the interactions between objects that can rotate in space. The work discusses algorithms based on potential fields, sampling, randomization, cell decomposition and a simple example that can be solved analytically, for comparison porpuses. In this work, an approach was implemented as a master’s thesis, resulting in a solution to the path planning problem for a manipulator with 3 degrees of freedom, through rotating joints. The solution took advantage of the configuration space concept (C-Space) and classical search algorithms. Initially, there is a pre-processing step that generates a discretized configuration space, this space is then explored by a modified breadth first search.