Prevenção de Colisão de um Manipulador SCARA utilizando Campos Potenciais Artificiais e Caminhos Probabilísticos / Collision Avoidance of a SCARA Manipulator using Potential Artificial Fields and Probabilistic Roadmap

Authors

  • Emerson V. A. Dias
  • Catarina G. B. P. Silva
  • Josias G. Batista
  • Geraldo L. B. Ramalho
  • Jonatha R. Costa
  • José L. N. Silva
  • Darielson A. Souza

DOI:

https://doi.org/10.34117/bjdv7n1-769

Keywords:

Planejamento de Trajetória, Campos Potenciais Artificiais, Probabilistic Roadmap, Trajetória Livre de Colisão.

Abstract

Este artigo compara os algoritmos Probabilistic Roadmap (PRM) e Campos Potenciais Artificiais (CPA), implementados em um manipulador SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm). Os dois algoritmos são utilizados no planejamento de trajetória livre de colisão e são comparados pelo custo computacional e pela menor trajetória livre de colisão. Nos resultados são apresentadas as trajetórias geradas pelos algoritmos no espaço cartesiano e também as trajetórias de cada junta do manipulador, calculadas a partir da cinemática inversa. Também são apresentadas as velocidade e acelerações para as trajetórias. Na implementação o algoritmo CPA se mostrou mais eficiente.

References

Adôrno, B.V., Borges, G.A., and por Computador, V. (2006). Um método de planejamento de trajetória para robôs móveis através de passeios aleatórios adaptativos e mapa de rotas. In XVI Congresso Brasileiro de Automática, 1–6.

Batista, J., Souza, D., dos Reis, L., Barbosa, A., and Araújo, R. (2020a). Dynamic model and inverse kinematic identification of a 3-dof manipulator using rlspso. Sensors, 20(2), 416.

Batista, J., Souza, D., Silva, J., Ramos, K., Costa, J., dos Reis, L., and Braga, A. (2020b). Trajectory planning using artificial potential fields with metaheuristics. IEEE Latin America Transactions, 18(05), 914–922.

Batista, J.G., da Silva, J.L., and Thé, G.A. (2018). Can artificial potentials suit for collision avoidance in factory floor?

Batista, J.G. et al. (2017). Um estudo de caso sobre a interação máquina-máquina na perspectiva dos algoritmos clássicos de geração de caminhos livres de colisão.

Chen, F., Di, P., Huang, J., Sasaki, H., and Fukuda, T. (2009). Evolutionary artificial potential field method based manipulator path planning for safe robotic assembly. In 2009 International Symposium on MicroNanoMechatronics and Human Science, 92–97. IEEE.

Chen, Jinbao e Zhou, Y.e.G.J.e.D.Y. (2019). Um algoritmo de roteiro probabilístico aprimorado com função de campo potencial para o planejamento de caminhos do quadrotor. 3248–3253.

de Moura Souza, E. M., & de Castro Vieira, J. (2020). Desafios da indústria 4.0 no contexto brasileiro/Industry 4.0 challenges inside the brazilian context. Brazilian Journal of Development, 6(1), 5001-5022.

Gonzalez, C. (2017). What’s the difference between industrial robots? URL https://www.machinedesign.com/robotics/ what-s-difference-between-industrial-robots.

Guerin, C., Rauffet, P., Chauvin, C., and Martin, E. (2019). Toward production operator 4.0: modelling human-machine cooperation in industry 4.0 with cognitive work analysis. IFAC-PapersOnLine.

Hartenberg, R. and Danavit, J. (1964). Kinematic synthesis of linkages. New York: McGraw-Hill.

Khatib, O. (1986). Real-time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots. In Autonomous robot vehicles, 396–404. Springer.

Latombe, J. (2012). Robot Motion Planning. The Springer International Series in Engineering and Computer Science. Springer US.

LaValle, S.M. (2006). Planning algorithms. Cambridge university press.

Mohanta, J. and Keshari, A. (2019). A knowledge based fuzzy-probabilistic roadmap method for mobile robot navigation. Applied Soft Computing, 79, 391–409.

Orozco-Rosas, Ulisses e Montiel, O.e.s.R. (2019). Planejamento do caminho do robô móvel usando o campo de potencial artificial evolutivo da membrana. Applied Soft Computing, 77, 236–251.

Sciavicco, L. and Siciliano, B. (2012). Modelling and control of robot manipulators. Springer Science & Business Media.

Siciliano, B., Sciavicco, L., Villani, L., and Oriolo, G. (2011). Robotics: Modelling, Planning and Control (Advanced Textbooks in Control and Signal Processing). Springer.

Silva, J.L.N.d. et al. (2016). Projeto e realização de controle fuzzy para manipulador industrial tipo scara e sua avaliação de desempenho à luz da norma iso 9283.

Souza, S. (2008). Planejamento de trajetória para um robô móvel com duas rodas utilizando um algoritmo a-estrela modificado.

Spong, M.W., Hutchinson, S., and Vidyasagar, M. (2020). Robot modeling and control. John Wiley & Sons.

Volpe, R. and Khosla, P. (1990). Manipulator control with superquadric artificial potential functions: Theory and experiments. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 20(6), 1423–1436.

Wisskirchen, G., Biacabe, B.T., Bormann, U., Muntz, A., Niehaus, G., Soler, G.J., and von Brauchitsch, B. (2017). Artificial intelligence and robotics and their impact on the workplace. IBA Global Employment Institute, 2012– 2017.

Published

2021-01-29

How to Cite

Dias, E. V. A., Silva, C. G. B. P., Batista, J. G., Ramalho, G. L. B., Costa, J. R., Silva, J. L. N., & Souza, D. A. (2021). Prevenção de Colisão de um Manipulador SCARA utilizando Campos Potenciais Artificiais e Caminhos Probabilísticos / Collision Avoidance of a SCARA Manipulator using Potential Artificial Fields and Probabilistic Roadmap. Brazilian Journal of Development, 7(1), 11252–11270. https://doi.org/10.34117/bjdv7n1-769

Issue

Section

Original Papers