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dc.creatorMontenegro, Fabrício Julian Carini
dc.date.accessioned2019-06-24T20:09:26Z
dc.date.available2019-06-24T20:09:26Z
dc.date.issued2019-03-25
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/17090
dc.description.abstractThe usage of robots has become a normal practice today thanks to large technological advances in recent decades. The planning of robots’ movements in the environment is one of the most important fundaments in the study of robotics. To complete tasks in the real world, the joints of the robot must move in such a way that the end-effector reach a given goal or follow a trajectory. The mapping from the movements made by the joints to positions in space is the problem called forward kinematics, while the inverse problem is called inverse kinematics. The inverse kinematics problem is generally very complex and many traditional solutions focus only on robots of specific topologies. The iterative method based on the Jacobian’s (pseudo)inverse matrix is a well-known, proven, and trusted generic approach that can be applied to many manipulators. However, it depends on linearizations that are valid only on a tight neighborhood around the current pose of the manipulator. This requires the robot to move only in small steps, intensely recalculating its trajectory along the way, making this approach inefficient in some applications. Neural networks, for their capacity of modeling non-linear systems, appear as an interesting alternative to solving this problem. Here, we show that neural networks indeed can be trained successfully to map displacements in the task space to angle increments of the joints, outperforming the method based in the Jacobian’s inverse when dealing with larger displacement increments and when near singularities. We validate the study through comparative results in simulated planar manipulators of 2-DOF and 3-DOF and it gives birth to a hybrid approach that has already been succesfully applied in real robots.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectRobóticapor
dc.subjectRedes neuraispor
dc.subjectJacobianopor
dc.subjectCinemática diferencialpor
dc.subjectCinemática inversapor
dc.subjectRoboticseng
dc.subjectNeural networkseng
dc.subjectJacobianeng
dc.subjectDifferential kinematicseng
dc.subjectInverse kinematicseng
dc.titleRedes neurais como alternativas ao Jacobiano na solução iterativa da cinemática inversapor
dc.title.alternativeNeural network as an alternative to the Jacobian for iterative solution to inverse kinematicseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoA utilização de robôs tornou-se uma prática comum nos dias de hoje graças a grandes avanços tecnológicos que ocorreram nas últimas décadas. Uma das tarefas mais importantes do controle de robôs é o planejamento de seus movimentos no ambiente no qual ele se encontra. Para realizar tarefas no mundo real, as juntas de um robô devem mover-se de forma que seu órgão terminal alcance um determinado objetivo ou siga uma trajetória. O mapeamento desses movimentos feitos pelas juntas para posições no espaço é o problema chamado de cinemática direta, enquanto o problema contrário é chamado de cinemática inversa. O problema da cinemática inversa é geralmente muito complexo e várias soluções tradicionais focam apenas em robôs de topologias específicas. O método iterativo baseado na matriz (pseudo)inversa do Jacobiano é uma abordagem genérica bem conhecida, provada, e confiável que pode ser aplicada a uma variedade de manipuladores. Entretanto, ela depende de linearizações que são válidas somente em uma pequena vizinhança em torno da pose atual do manipulador. Isso exige que o robô mova-se em passos pequenos, recalculando intensamente sua trajetória ao longo do caminho, tornando essa abordagem ineficiente em certas aplicações. Redes neurais, por sua capacidade de modelar sistemas não-lineares, surgem como uma alternativa interessante para a solução deste problema. Neste trabalho é demonstrado que redes neurais realmente podem ser treinadas com sucesso para mapear deslocamentos no espaço de trabalho para incrementos de ângulos de juntas, tendo uma performance melhor que o método baseado na inversa do Jacobiano quando se trata de incrementos de deslocamento maiores e quando em vizinhanças de singularidades. O estudo é validado através de resultados comparativos em manipuladores planares simulados de 2 e 3 graus de liberdade e dá origem a uma abordagem híbrida já aplicada com sucesso em robôs reais.por
dc.contributor.advisor1Librelotto, Giovani Rubert
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0865997296771785por
dc.contributor.advisor-co1Guerra, Rodrigo da Silva
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4292452867996496por
dc.contributor.referee1Gamarra, Daniel Fernando Tello
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0542349757431486por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4072084720103765por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentCiência da Computaçãopor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computaçãopor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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