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Abstract(s)
In an era where robots are becoming an integral part of human quotidian activities, understanding their inner workings is crucial. Path planning emerges as an universal aspect of robotics among the inherent building complexities, from electronics to mechanics. The first contribution of this dissertation is to provide an overview of the current discourse on robot path planning topics, serving as a valuable resource for scientists and researchers in the near future. This review aims to consolidate and elucidate the various categories of path planning methods, specifically classical or analytical methods, and computer intelligence methods. Additionally, the operational principles of these categories were explored, discussing their respective advantages and disadvantages, and reinforcing these discussions with relevant studies in the field. This work is focused on the most prevalent and recognized methods within the robotics path planning problem, either for mobile robotics or manipulator arms. The second key contribution of this work is the development of an efficient and user-friendly method for executing path planning for a robotic manipulator using a ROSAction Server. This Action Server is designed in a unique format that enhances modularity among the various metrics/heuristics employed. It provides the option to plan paths with or without perception of the surrounding environment. In the absence of environmental perception, the developed tool, also referred to as skill, generates a feasible, non-self-colliding trajectory for the manipulator. If environmental perception is required, a pipeline is initiated to process the received point cloud, which includes outlier removal and downsampling. The resultant path is then sent to the robot and executed. This skill was tested with a UR10 manipulator in various scenarios. One scenario did not involve environmental perception, while the other two did and included obstacles that made path planning to the target point challenging. The skill demonstrated its effectiveness in all tested scenarios.
Numa era em que os robôs se estão a tornar parte integrante das actividades quotidianas humanas, é crucial compreender o seu funcionamento interno. O planeamento de trajectórias surge como um aspeto universal da robótica entre as complexidades inerentes à sua construção, desde a eletrónica à mecânica. A primeira contribuição desta dissertação é fornecer uma visão geral do discurso atual sobre tópicos de planeamento de trajectórias de robôs, servindo como um recurso valioso para cientistas e investigadores num futuro próximo. Esta revisão visa consolidar e elucidar as várias categorias de métodos de planeamento de trajectórias, especificamente os métodos clássicos ou analíticos e os métodos de inteligência computacional. Adicionalmente, foram explorados os princípios operacionais destas categorias, discutindo as suas respectivas vantagens e desvantagens, e reforçando estas discussões com estudos relevantes na área. Este trabalho centra-se nos métodos mais prevalentes e reconhecidos no âmbito do problema de planeamento de trajectórias em robótica, quer para robótica móvel, quer para braços manipuladores. A segunda contribuição fundamental deste trabalho é o desenvolvimento de um método eficiente e de fácil utilização para executar o planeamento de trajectórias para um manipulador robótico utilizando um servidor de acções ROS. Este servidor de acções foi concebido num formato único que aumenta a modularidade entre as várias métricas/heurísticas utilizadas. Oferece a opção de planear trajectórias com ou sem perceção do ambiente circundante. Na ausência de perceção do ambiente, a ferramenta desenvolvida, também denominada de skill, gera uma trajetória viável e sem auto-colisão para o manipulador. Se for necessária a perceção do ambiente, é iniciado um processo para processar a nuvem de pontos recebida, o que inclui a remoção de anomalias e a redução da amostragem. A trajetória resultante é então enviada para o robô e executada. Esta skill foi testada com um manipulador UR10 em vários cenários. Um cenário não envolvia a perceção do ambiente, enquanto os outros dois envolviam obstáculos que tornavam difícil o planeamento da trajetória até ao ponto de destino. A skill demonstrou a sua eficácia em todos os cenários testados.
Numa era em que os robôs se estão a tornar parte integrante das actividades quotidianas humanas, é crucial compreender o seu funcionamento interno. O planeamento de trajectórias surge como um aspeto universal da robótica entre as complexidades inerentes à sua construção, desde a eletrónica à mecânica. A primeira contribuição desta dissertação é fornecer uma visão geral do discurso atual sobre tópicos de planeamento de trajectórias de robôs, servindo como um recurso valioso para cientistas e investigadores num futuro próximo. Esta revisão visa consolidar e elucidar as várias categorias de métodos de planeamento de trajectórias, especificamente os métodos clássicos ou analíticos e os métodos de inteligência computacional. Adicionalmente, foram explorados os princípios operacionais destas categorias, discutindo as suas respectivas vantagens e desvantagens, e reforçando estas discussões com estudos relevantes na área. Este trabalho centra-se nos métodos mais prevalentes e reconhecidos no âmbito do problema de planeamento de trajectórias em robótica, quer para robótica móvel, quer para braços manipuladores. A segunda contribuição fundamental deste trabalho é o desenvolvimento de um método eficiente e de fácil utilização para executar o planeamento de trajectórias para um manipulador robótico utilizando um servidor de acções ROS. Este servidor de acções foi concebido num formato único que aumenta a modularidade entre as várias métricas/heurísticas utilizadas. Oferece a opção de planear trajectórias com ou sem perceção do ambiente circundante. Na ausência de perceção do ambiente, a ferramenta desenvolvida, também denominada de skill, gera uma trajetória viável e sem auto-colisão para o manipulador. Se for necessária a perceção do ambiente, é iniciado um processo para processar a nuvem de pontos recebida, o que inclui a remoção de anomalias e a redução da amostragem. A trajetória resultante é então enviada para o robô e executada. Esta skill foi testada com um manipulador UR10 em vários cenários. Um cenário não envolvia a perceção do ambiente, enquanto os outros dois envolviam obstáculos que tornavam difícil o planeamento da trajetória até ao ponto de destino. A skill demonstrou a sua eficácia em todos os cenários testados.
Description
Keywords
Path Planning Robotic Manipulators MoveIt Textual Configurable Pipeline Paradigm Planeamento de caminhos Manipuladores robóticos