RACIOCÍNIOS APLICADOS A OBJETOS PRIMITIVOS

A proposta do trabalho estudado por Miller et al. (2003) consiste na pega de objetos com geometria complexa, sendo estes transformados em uma soma de primitivas geométricas. Os tipos de volumes primitivos utilizados para representar o objeto são: esferas, cilindros, cones e caixas, sendo todos estes sólidos rígidos.

A transformação de um objeto complexo em uma soma de geometrias primitivas faz com que ele seja representado de uma forma mais simples e direta, assim como é ilustrado na Figura 27. Como é possível visualizar na figura, um objeto representado por uma geometria complexa foi transformado em uma soma de duas geometrias primitivas, sendo elas um cilindro e um paralelepípedo. Desta maneira, a aplicação de regras para gerar a pega do objeto

remodelado passa a ser também mais simples computacionalmente. Foi utilizado o simulador denominado “GraspIt” (GRASPIT, 2002) para a simular a preensão dos objetos submetidos. O tipo de garra utilizada neste trabalho foi a garra Barrett Hand.

Figura 27 – Objeto complexo modelado em primitivas (MILLER et al., 2003)

O sistema implementado é constituído por duas etapas principais. Na primeira etapa os autores geram localizações de preensão na superfície do modelo simplificado do objeto. Na segunda etapa, são avaliadas e testadas as possibilidades de uso de cada localização encontrada para preensão.

Inicialmente a garra é movida até uma posição melhor para a realização da pega. Posteriormente o sistema testa várias possibilidades de preensão geradas a partir da posição encontrada e mostra ao usuário a melhor entre elas.

Buscando diminuir a complexidade na escolha da disposição dos dedos da garra

Barrett Hand, foram definidas quatro disposições padrão. Somente duas destas são utilizadas

por esta aplicação para os tipos de primitivas apresentadas no trabalho. As disposições utilizadas no trabalho são: a disposição esférica e a cilíndrica, como é mostrada na Figura 28. Como é possível analisar na figura, enquanto a disposição esférica proporciona uma preensão mais estável para objetos esféricos, a disposição cilíndrica proporciona mais estabilidade na pega de objetos cilíndricos. É possível visualizar também a diferença de angulação entre os dedos nos dois casos.

Figura 28 – Os dois tipos de disposição da garra Barrett Hand (MILLER et al., 2003)

Para gerar um conjunto de preensões possíveis, o sistema necessita computar a versão simplificada da geometria do objeto, que consiste na soma de suas primitivas separadas. O resultado do processamento para determinar as possíveis preensões dependerá unicamente das primitivas encontradas e suas disposições para a representação simplificada do objeto.

Foi definida pelos autores uma série de raciocínios geométricos e heurísticas, sendo estes separados para cada primitiva atendida pela aplicação. Para que seja determinado como será efetuada a tarefa, se faz necessário o conhecimento da posição e orientação 3-D da garra bem como a direção sendo tomada por ela no momento da pega. Estes raciocínios geométricos são separados para cada tipo de primitiva que possa estar contida no objeto. Apesar de os autores terem especificado somente os raciocínios geométricos para a garra

Barrett Hand, será mostrado o tratamento para as primitivas mais relevantes:

• Caixas: podem ser pegas fazendo uso da disposição cilíndrica para a garra. Como é

mostrado na Figura 29, enquanto dois dedos seguram em uma face da caixa o outro dedo segura a face oposta. Para isso, a palma da garra deve estar paralela às faces que conectam as faces que estão em contato com os dedos e a direção dos dedos deve ser perpendicular às faces em contato.

Figura 29 – Pega de caixas feita pela garra (MILLER et al., 2003)

• Esferas: podem ser pegas através da disposição esférica para a garra, como é ilustrado

entre a palma da garra e o plano formado sobre o ponto entre os dedos da garra, sendo que este plano possui seu vetor normal igual ao vetor de aproximação da garra.

Figura 30 – Pega de esferas feita pela garra (MILLER et al., 2003)

• Cilindros: podem ser pegos pela lateral ou pelas extremidades.

• Pela Lateral: é utilizada a disposição cilíndrica na garra. A Figura 31 mostra que

o vetor de aproximação da garra deve ser perpendicular à lateral do objeto. Também é verificado se todos os dedos da garra são perpendiculares ao eixo central da geometria.

Figura 31 – Pega de cilindros pela lateral feita pela garra (MILLER et al., 2003)

• Pelas Extremidades: a disposição esférica pode ser utilizada nesse caso. O Vetor

de aproximação da garra deve ser paralelo ao eixo central do objeto. A Figura 32 mostra o paralelismo entre o eixo central do objeto e o vetor de aproximação da garra.

Figura 32 – Pega de cilindros pela extremidade feita pela garra (MILLER et al., 2003)

A aplicação dessas regras, porém, não chegam a atender a todas as situações de preensão. Apesar de se ter estas regras estabelecidas, alguns casos necessitam ser tratados com outras regras mais específicas que fazem uso de parâmetros automaticamente calculados de acordo com as dimensões do objeto.

Após terem sido criados vários candidatos para resposta final fazendo uso das regras mencionadas, cada situação aprovada na etapa anterior é testada novamente. Este teste consiste em eliminar todas as situações impossíveis de preensão, levando em consideração as orientações da garra e do objeto. A execução desta etapa faz com que se evitem testes desnecessários e, conseqüentemente, aumente o tempo de processamento do algoritmo.

Em seguida é testada a acessibilidade para cada resposta para a pega, sendo que caso ocorram muitas colisões entre a garra e outro objeto disposto no ambiente em determinada resposta encontrada, esta é descartada. É mostrada na Figura 33 uma situação similar à explicação dada, onde ocorre uma série de colisões entre a garra e dois objetos vizinhos ao desejado para preensão. Quando esta situação acontece em uma resposta, esta é desconsiderada para se evitar preensões com muitos obstáculos. Não acontecendo o imprevisto mencionado, os dedos são fechados ao redor do objeto até que sejam detectadas colisões entre o objeto selecionado e os dedos da garra.

Figura 33 – Obstáculos sendo avaliados no momento da tentativa de preensão (MILLER et al., 2003)

A última etapa avalia todos os resultados adquiridos até o momento através de valores estáticos de qualidade atribuídos a cada resposta. Estes valores estáticos de qualidade são encontrados através de uma avaliação feita com informações pertencentes aos cones de atrito proporcionados no contado dos dedos com o objeto.

Esse trabalho apresenta uma solução 3-D para o problema e faz uso de um simulador de robô articulado.