Applicazione di una camera di profondità per manipolatori mobili = Application of a depth camera system for robotic arms

In questo documento di tesi viene presentata un'applicazione di robotica collaborativa. L'obiettivo perseguito da questo elaborato è in linea con l'attuale stato dell'arte nel quale la robotica si prefigge di svolgere compiti di assistenza, di supporto o sostituivi all'operato umano. La finalità del lavoro di tesi consiste nello stabilire un'interazione fra un braccio robotico a 6 gradi di libertà ed una camera di profondità equipaggiata con un sensore lidar affinché si possa condurre l'organo terminale del braccio robotico nel posto e con la posa ottenuta tramite i dati raccolti ed elaborati dalla camera di profondità. Per la pianificazione del moto del braccio robotico è stato utilizzato il pianificatore di movimenti OMPL tramite il pacchetto MoveIt presente fra gli altri disponibili in ROS. Grazie ad esso è possibile condurre la posa dell'organo terminale dalla posizione attuale alla posizione specificata. Inoltre è in grado di pianificare traiettorie che evitano gli ostacoli specificati nello spazio di lavoro e pianificano il movimento dei giunti secondo una legge del moto nota di volta in volta e che tiene conto dei vincoli cinematici sia dei giunti sia dei vincoli dello spazio esterno. I dati forniti dal sensore lidar della camera sono utilizzati per ottenere le distanze, le posizioni e le pose degli oggetti che vengono inquadrati. Per assicurarsi della bontà dei dati acquisiti è stata svolta una campagna di test sulle posizioni catalogate dalla camera per conoscere la tolleranza con cui lavora. La matrice RGB acquisita dal sensore video della camera di profondità è stato post-processato tramite l'utilizzo di OpenCV, una libreria di visione artificiale, che consente di riconoscere con un un certo grado di affidabilità un determinato set di oggetti tra tutti quelli che vengono inquadrati. La commistione di tutte le informazioni estrapolate dalla camera sono usato in questa modalità: si riconosce l'oggetto target e viene calcolata posizione e posa rispetto al sistema di riferimento della camera. Infine si è risolta l'interazione fra la camera di profondità e il braccio robotico tramite una matrice di calibrazione, la quale effettua una trasformazione dal sistema di riferimento del giunto in cui è ospitata la camera al sistema di riferimento di essa. Grazie a questa matrice di trasformazione è stato possibile trasformare nel sistema di riferimento solidale con il robot le informazioni di distanza e posa acquisite dalla camera. In ultima analisi sono state svolti dei dimostrativi sperimentali per validare la bontà e la correttezza del grado di interazione raggiunto fra camera e robot.