Integración del conjunto de manipulación de objetos del robot humanoide del Autonomous Robots and Cognitive Systems Laboratory (ARCOS-Lab)

Abstract

El presente documento describe la integración del conjunto de manipulación de objetos del robot humanoide del laboratorio ARCOS-Lab. Dicho conjunto estará conformado por el brazo KUKA LWR4+ y la mano DLR HIT Hand II, así como el diseño de la estructura de un torso móvil específico para este robot. El proyecto surge de la necesidad de realizar acciones más complejas de manipulación de objetos, ya que inicialmente se empleaban los elementos de forma independiente entre sí, por lo tanto, no era posible llevar a cabo rutinas de control. Además posee como objetivo principal realizar el diseño, manufactura y ensamble de las uniones mecánicas y eléctricas de los elementos involucrados, así como la adaptación e implementación del software de control tanto del brazo como de la mano robótica, de esta manera, obtener un sistema capaz de ser operado desde un mismo computador. Primeramente se realizó una recopilación de soluciones o plataformas similares al robot humanoide del ARCOS-Lab presentes en laboratorios externos, con el fin de comprender su funcionamiento y llevar a cabo comparaciones entre los mismos. Luego se dividió el desarrollo del proyecto en tres áreas fundamentales, el diseño e implementación de los acoples mecánicos, la elaboración de la conexión eléctrica y por último, el software utilizado para el control de la mano (ARDNET/YARP) y brazo del robot (FRI). Finalmente se realizaron pruebas de funcionamiento para validar el comportamiento del conjunto de manipulación de objetos obtenido, donde se desplazaba el brazo mediante varios modos de operación a diferentes posiciones, para agarrar un elemento con la ayuda de la mano robótica.

This paper describes the integration of the object manipulation system of the humanoid robot at the ARCOS-Lab laboratory. This system will be formed by the KUKA LWR4+ arm and the DLR HIT Hand II, also by the design of the structure of a specific mobile chest for this robot. This project arises out of the necessity to make more complex object manipulation actions through the robot, since initially the elements were used independently from each other, therefore, it wasn’t possible to perform control routines. The main objective consist in the design, manufacture and assembly of mechanical and electrical connections of the elements involved, also the adaption and implementation of the arm and hand control software, thus, obtaining a system able to be operated from the same computer. First, a summary of solutions or platforms from external laboratories that are similar to the ARCOS-Lab humanoid robot was made with the aim of understand their operation and be able to do comparisons between them. Then, the project was divided in three fundamental areas, the design and implementation of the mechanical unions, the development of the electrical connection and finally, the software used to control the hand (ARDNET/YARP) and the arm (FRI) of the robot. At the end, function tests were performed to validate the behavior of the object manipulation system once integrated, where the arm was moved to different positions through several operating modes, and the hand was in charge of grab the objects.