Caracterización de imágenes para control de robots
Date
2000
Authors
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Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
La presente investigación aborda el estudio y aplicación del procesamiento digital de imágenes en entornos de visión artificial y servovisualización (visual servoing) orientados al guiado y control de robots manipuladores. El trabajo contextualiza las dos grandes vertientes de la disciplina: por un lado, la mejora y restauración de imágenes para la interpretación en áreas como la medicina, la astronomía y la física; y por el otro, la percepción automatizada en robótica, manufactura y vehículos autónomos. En esta última área, la información óptica se procesa a través de una jerarquía de tres niveles: el procesamiento de bajo nivel (extracción de gradientes, orillas, textura y color a nivel de píxel), el nivel medio (segmentación y delimitación de regiones) y el nivel alto (interpretación y reconocimiento mediante modelos y conocimiento a priori del entorno).
Para solventar las severas restricciones de cómputo en tiempo real que exige la automatización industrial, el texto analiza la arquitectura clásica de visión —integrada por cámaras CCD, convertidores analógico-digitales, memorias intermedias y procesadores dedicados— junto a soluciones de hardware acelerado como procesadores digitales de señales (DSP) y circuitos VLSI específicos. A partir de este esquema, se fundamenta el control visual basado en imágenes (Image-Based Visual Servoing), el cual extrae características geométricas bidimensionales (como esquinas, áreas, perímetros y centroides) para reconstruir la posición y orientación espacial del efector final sin contacto físico, generando una variable de error visual que se retroalimenta directamente a los algoritmos de control para regular la posición y asegurar el seguimiento preciso de trayectorias.
Entre sus contribuciones centrales, la tesis introduce un entorno de programación especializado para el tratamiento de imágenes, una metodología sistemática de extracción de descriptores visuales y la propuesta de un nuevo controlador visual directo para manipuladores robóticos (Image-Based Direct Visual Controller). A lo largo de sus cinco capítulos y apéndices, la obra desarrolla las técnicas de filtrado espacial mediante máscaras, la modelación matemática y cinemática de la cámara acoplada al robot, y la validación empírica a través de tres aplicaciones experimentales de control con retroalimentación visual. De este modo, la introducción fundamenta una plataforma teórica, algorítmica y experimental indispensable para la robótica guiada por visión.