Sistema basado en visión para comandar cinemáticamente un robot serial tipo SCARA
Este trabajo de grado presenta la caracterización, el diseño, la implementación y la verificación de un sistema de visión por computador para comandar un robot serial tipo SCARA. El objetivo es desarrollar un sistema que facilite el uso de robots SCARA en aplicaciones industriales donde no se puede...
- Autores:
-
Ospina Tovar, Manuel Felipe
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2025
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4724
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4724
- Palabra clave:
- Robot serial tipo SCARA
Robot SCARA
Visíon por computador
Robot SCARA
Marcadores de referencia
Interfaz hombre-máquina (HMI)
Reconocimiento de objetos.
Computer vision
SCARA robot
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Este trabajo de grado presenta la caracterización, el diseño, la implementación y la verificación de un sistema de visión por computador para comandar un robot serial tipo SCARA. El objetivo es desarrollar un sistema que facilite el uso de robots SCARA en aplicaciones industriales donde no se puede garantizar un marco de trabajo fijo para la manipulación robótica. Para ello, se realiza una investigación sobre el uso de sistemas de visión por computador en el control de robots, enfocándose en las herramientas tecnológicas disponibles para implementar esta solución. Con base en esta información, se diseña un sistema capaz de reconocer objetos y estimar su ubicación en el plano de trabajo, y un sistema para comunicarse y comandar el robot SCARA. Además, se desarrolla una interfaz hombre-máquina (HMI) que unifica los sistemas y facilita su uso. La implementación del sistema se realiza construyendo el área de trabajo con marcadores de referencia y utilizando una cámara web. Finalmente, se verifica el funcionamiento mediante tareas de manipulación de objetos y pruebas para cuantificar su precisión. |
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Ospina Tovar, M. F. (2025). Sistema basado en visión para comandar cinemáticamente un robot serial tipo SCARA [Trabajo De Grado. Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4724 |
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Además, se desarrolla una interfaz hombre-máquina (HMI) que unifica los sistemas y facilita su uso. La implementación del sistema se realiza construyendo el área de trabajo con marcadores de referencia y utilizando una cámara web. Finalmente, se verifica el funcionamiento mediante tareas de manipulación de objetos y pruebas para cuantificar su precisión.This degree project presents the characterization, design, implementation, and verification of a computer vision system to command a serial SCARA-type robot. The objective is to develop a system that facilitates the use of SCARA robots in industrial applications where a fixed working framework for robotic manipulation cannot be guaranteed. To achieve this, research is conducted on the use of computer vision systems in robot control, focusing on the technological tools available to implement this solution. Based on this information, a system is designed to recognize objects and estimate their location in the work plane, as well as a system to communicate with and command the SCARA robot. Additionally, a human-machine interface (HMI) is developed to unify the systems and make them easier to use. The system is implemented by constructing the work area with reference markers and using a webcam. Finally, its functionality is verified through object manipulation tasks and tests to quantify its accuracy.PregradoIngeniero Electrónico1. Introducción.....1 1.1. Antecedentes y planteamiento del problema.....1 1.1.1. Antecedentes.....1 1.1.2. Planteamiento del problema.....2 1.2. Objetivos.....2 1.2.1. Objetivo general..... 2 1.2.2. Objetivos específicos.....2 1.3. Estructura del documento.....2 2. Estado del arte.....4 2.1. Robots manipuladores seriales.....4 2.1.1. Manipuladores industriales.....4 2.1.2. Clasificación de robots manipuladores.....4 2.1.3. Robot manipulador tipo SCARA . . . . 6 2.2. Cinemática del robot SCARA.....6 2.2.1. Cinemática directa.....7 2.2.2. Cinemática inversa.....7 2.3. Sistemas de visión para robótica.....8 2.3.1. Fundamentos de visión por computador .....8 2.3.2. Marcadores de referencia.....11 3. Diseño.....13 3.1. Especificación de requisitos.....13 3.2. Sistema de visión.....13 3.2.1. Descripción del sistema . . . . 13 3.2.2. Adquisición de imágenes . . . . 14 3.2.3. Procesamiento de imágenes.....14 3.2.4. Delimitación del área de trabajo . . . . 15 3.2.5. Detección de objetos.....17 3.2.6. Estimación de coordenadas ..... 20 3.3. Sistema de control cinemático.....20 3.3.1. Modelo matemático.....20 3.4. Interfaz hombre-máquina(HMI) . . . 23 3.4.1. Panel de monitoreo.....24 3.4.2. Módulo de control.....25 3.4.3. Ventana de configuraciones.....26 4. Implementación y resultados.....28 4.1. Sistema de visión .....28 4.1.1. Delimitación del área de trabajo.....30 4.1.2. Cálculo de la matriz de homografía.....31 4.1.3. Sistema de detección de objetos.....32 4.1.4. Algoritmo del sistema de visión.....35 4.2. Sistema de comunicación.....35 4.2.1. Cálculo de la cinemática inversa . . . . 35 4.2.2. Hilo de comunicaciones con el robot SCARA.....35 4.3. Interfaz Hombre-Máquina(HMI).....38 4.3.1. Ventana principal.....38 4.3.2. Ventana de configuración . . . 42 4.3.3. Flujo de trabajo del usuario.....44 4.4. Pruebas de funcionamiento.....45 4.4.1. Configuración del espacio de trabajo..... 45 4.4.2. Prueba de precisión.....46 4.4.3. Prueba de repetibilidad . . . . 48 5. Conclusiones.....51 5.1. Conclusiones . . . . 51 5.2. Trabajos futuros.....5164 páginasapplication/pdfOspina Tovar, M. F. (2025). Sistema basado en visión para comandar cinemáticamente un robot serial tipo SCARA [Trabajo De Grado. Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4724https://hdl.handle.net/20.500.12313/4724spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería ElectrónicaABB (2023). Irb 360 — abb robotics.Apriltag (2016). Apriltag.Barrientos, A., Cruz, A., Peñín, L., and Balaguer, C. (2007). Fundamentos de rob´otica. McGraw Hill.Bekey, G. A., Ambrose, R. O., Kumar, V. R., Lavery, D. B., Sanderson, A. C., Wilcox, B. H., Yuh, J., and Zheng, Y. (2008). Industri, personal, and service robots.Cui, H. and Zhu, Z. (2006). Error modeling and accuracy of parallel industrial robotsEpson (2025). Robot epson scara gx4b.Forero, M. G., Ávila Navarro, J., and Herrera-Rivera, S. (2020). New method for extreme color detection in images. Pattern Recognition, 12088:89– 97.Garrido-Jurado, S., Muñoz-Salinas, R., Madrid-Cuevas, F., and Marín-Jiménez, M. (2014). Au tomatic generation and detection of highly reliable fiducial markers under occlusion. Pattern Recognition, 47:2280–2292.González, R. and Woods, R. 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In 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), pages 4193 4198.info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Robot serial tipo SCARARobot SCARAVisíon por computadorRobot SCARAMarcadores de referenciaInterfaz hombre-máquina (HMI)Reconocimiento de objetos.Computer visionSCARA robotReference markersHuman-machine interface (HMI)Object recognitionSistema basado en visión para comandar cinemáticamente un robot serial tipo SCARATrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionPublicationORIGINALTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfapplication/pdf13660041https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/b90450f7-9b7e-46f6-9d72-8b1437fe9f39/download6926c963c6969a33ea86f52da808616cMD51Anexos.zipAnexos.zipapplication/zip50675413https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/99d380b7-b28c-453f-ba94-9adc5ae979ec/download3c51f97064b3dc943fae548de12c74c5MD52Formato de autorización.pdfFormato de autorización.pdfapplication/pdf153468https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/4d5bec51-f5e2-467d-82b1-a9a3a3047ab8/download8cad5574b3e55e82821061aa345fe382MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8134https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/48df85f5-491b-48a2-b536-d8484f87dd90/download2fa3e590786b9c0f3ceba1b9656b7ac3MD54TEXTTrabajo de grado.pdf.txtTrabajo de grado.pdf.txtExtracted texttext/plain102259https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/ddbf6db5-7fb7-4478-98c1-6641a71e784f/download604254e89e3c5cc7353e095c8eb2b713MD59Formato de autorización.pdf.txtFormato de autorización.pdf.txtExtracted texttext/plain3780https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/22ac0195-6d92-448f-b1be-1d25ba394b58/downloade3fa6f284fb4b2006e013fd596c6c295MD511THUMBNAILTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9137https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/008ef14d-fc1a-4f7c-a21c-102cd10e571f/download2cc8069f99616c4b04f0ab7737e765cbMD510Formato de autorización.pdf.jpgFormato de autorización.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg22833https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/fabc4347-db40-4065-bd82-3c6253629654/download940a0273d1bf23f91b9fc334781fa696MD51220.500.12313/4724oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/47242025-08-13 01:08:58.288https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/https://repositorio.unibague.edu.coRepositorio Institucional Universidad de Ibaguébdigital@metabiblioteca.comQ3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucyBBdHRyaWJ1dGlvbi1Ob25Db21tZXJjaWFsLU5vRGVyaXZhdGl2ZXMgNC4wIEludGVybmF0aW9uYWwgTGljZW5zZQ0KaHR0cHM6Ly9jcmVhdGl2ZWNvbW1vbnMub3JnL2xpY2Vuc2VzL2J5LW5jLW5kLzQuMC8= |