Brazo robotico kinect

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La posibilidad de que un sensor perciba una determinada magnitud depende de:

• Que exista una propiedad en algún material que cambie en función de esa magnitud Preferiblemente esa función debe ser lineal para el rango en el que estemos interesados, por ejemplo la relación que se da en los conductores entre su resistencia al paso de la corriente eléctrica y la temperatura, es decir a mayor resistencia, mayor temperatura.

• En otras ocasiones existe una relación entre una magnitud y un fenómeno físico.

Si la relación es predecible y estable, el fenómeno se puede usar como base para la determinación de la magnitud. En muchas ocasiones la dificultad está en conseguir que la propiedad o fenómeno esté en función únicamente de la magnitud que queremos evaluar. Suele ocurrir que la medida es función de varios factores, de tal manera que cualquier variación en alguno de ellos altera el resultado final.

En la actualidad, la mayor parte de los sensores generan una salida en voltaje o corriente, o bien modifican una propiedad que puede ser evaluada de forma eléctrica. De esta manera, y con el debido acondicionamiento, la señal de salida puede ser tratada por un equipo digital de adquisición de datos.

Las señales del mundo real son, en general, analógicas y varían de manera continua en el tiempo, para que una computadora sea capaz de procesarla se debe convertir a datos digitales. Cada uno de estos sensores tiene unas características propias y genera una tensión o intensidad determinada, por lo que estas señales tienen que ser adaptadas para ser tratadas en una tarjeta de adquisición de datos.

En el tratamiento de imagen y sonido, los sensores más utilizados son:

• Micrófono: Capta la información sonora que se propaga por el aire y la convierte a una señal eléctrica.

• Cámara: Capta la información visual y convierte la información en datos digitales.

1.3 Descripción del Hardware

El proyecto tiene como base al sensor Microsof Kinect, el cual envía datos que se actualizan constantemente, los cuales determinan los movimientos del brazo robótico cuya estructura cuenta con tres grados de libertad. Cada grado está limitado por el movimiento máximo de un servomotor (0-180 grados) y al ángulo de los movimientos del brazo del usuario, mismos que se encuentran normalmente dentro del mismo rango.

El diagrama de casos de uso que se muestra en la figura 1.1 representa como debe el usuario interactuar con el sistema.

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La figura 1.1 muestra el diagrama de casos de uso para el sistema del brazo robótico, el usuario debe interactuar con el sistema en todo momento, realizando alguna de las siguientes tareas:

• Pose de calibración: es necesaria para poder iniciar el movimiento del brazo y poder controlarlo.

• Movimiento del brazo derecho: es el control del brazo robótico, el cual realiza los movimientos en tiempo real que sean realizados por el usuario.

• Apertura o cierre de la mano izquierda: movimiento establecido para tomar (cerrar la mano), o dejar objetos (abrir la mano) utilizando la pinza del brazo robótico.

• Gesto de finalización: gesto predeterminado para finalizar el movimiento del brazo.

1.4 Sensor de movimiento y obtención de datos.

Kinect es un dispositivo electrónico que se constituye de dos sensores: una cámara infrarroja utilizada para la detección de profundidad, y una cámara RGB para imágenes a color . La resolución para las cámaras es de 640*480 pixeles con 11bits de resolución y 640*480 pixeles con 32 bits de resolución para la cámara de profundidad y de color respectivamente. La velocidad de envío es de 30 tramas por segundo para ambas cámaras. La cámara de color RGB soporta alta resolución 1280*1024 pero la velocidad de envío disminuye a 15 tramas por segundo. En adición, el sensor Kinect contiene un arreglo de cuatro micrófonos, además de una base motorizada que puede rotar el sensor hacia arriba o hacia abajo. En la figura 1.2 se muestra de manera general los componentes que conforman al Kinect, indicando el nombre de cada uno de ellos.

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Figura 1.2 kinect

1. Sensor de profundidad que consiste en un proyector láser infrarrojo y un sensor monocromático, ambos trabajan en conjunto para obtener imágenes de profundidad en un espacio 3D bajo condiciones donde no exista luz ambiental.

2. Cámara RGB con 32 bits de resolución de 640*480 pixeles a 30 tramas por segundo. Esta cámara obtiene imágenes a color en dos dimensiones.

3. Arreglo de cuatro micrófonos localizados en la parte baja del sensor, de forma horizontal. Estos micrófonos son utilizados para el reconocimiento de voz, ya que cuentan con herramientas de gran ayuda para el tratamiento de audio como lo son: localización de la fuente acústica, supresión de ambiente de ruido, y cancelación del eco. La trama de datos para audio en los cuatro micrófonos es de 16 bits a 16khz.

4. Base motorizada que sirve para establecer la línea de vista del sensor, el rango de movimiento de la base motorizada es de ±27 grados de forma vertical.

1.5 Detección y seguimiento de usuario

Cuando se adquieren datos a través de la cámara de profundidad, imagen con la información de la distancia de los objetos o usuario, esta imagen es analizada para extraer información que esté relacionada con el usuario, su posición y la pose realizada. El sensor contiene dentro de su software un algoritmo de detección que consiste en dividir el cuerpo del usuario en 31 partes que son reconocidas en un plano tridimensional. Una representación del proceso de detección de usuario se muestra en la figura 1.3

Figura 1.3 Proceso de segmentación y obtención de articulaciones a partir de imágenes de profundidad.

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1.6 Librerías de libre acceso para la programación de Kinect

Cuando el sensor Kinect salió a la venta, no existían controladores ni librerías para habilitar el uso del