Torso, mobile platform and head integration for a humanoid robot

Abstract

En el ARCOS-Lab, se tiene como proyecto principal, la construcción de un robot humanoide de cuerpo completo, capaz de realizar tareas de manipulación de objetos a un nivel elevado de precisión y complejidad. Para ello, el robot cuenta con una base móvil omnidireccional para desplazarse con facilidad, con un torso móvil que soporta dos brazos robóticos KUKA LWR 4+, de 7 grados de libertad, y una mano robótica con 5 dedos; tanto los brazos como la mano, poseen un control suave, llamado control por impedancia, que facilita la interacción con fuerzas externas y por tanto, las tareas de manipulación. Además, para el tema de percepción, se tiene una cabeza con dos cámaras de alta resolución, un Kinect V2.0 y una cámara térmica; junto con una estructura de cejas, boca y orejas que junto con matrices de LED conforman la cara emocional del robot, permitiéndole generar mayor empatía con los humanos de su entorno, mostrando felicidad, tristeza, asombro, y otras emociones. Para nuestro robot humanoide se plantean distintos ambientes de trabajo, el primero es una cocina inteligente, de una casa; este escenario representa un reto importante ya que al cocinar, los humanos llevamos acabo tareas cotidianas ante nuestros ojos, pero complejas de desarrollar para un robot. El otro escenario propuesto es un ambiende de bodega de una fábrica donde el robot sirva como asistente ó bodeguero, facilitandole equipo o herramientas a un operario, ó inclusive, colaborando junto con una persona en una etapa de ensamble de producto. En este artículo se explicarán las diferentes partes que componen el robot humanoide así como un resumen del proceso de diseño y construcción y los retos encontrados durante la ejecución del proyecto.

ARCOS-Lab is currently building a whole body humanoid robot, capable to manipulate objects skillfully, in a complex and uncontrolled environment. To achieve that, the robot has an omnidirectional mobile base, a mobile torso that supports two KUKA LWR 4+ robotic arms with 7 degrees of freedom, and a robotic hand with 5 fingers; the arms and the hand have a smooth control called impedance control, that will allow the robot to perceive external forces, giving the robot an advantage to manipulation tasks. Also, to perceive the objects in different ways, the robot has a head with two high resolution cameras, a Kinect V2.0 and a thermal camera; the head also has an emotional face structure based on eyebrows, ears, a mouth and two LED matrices to give the robot the capability to show emotions and better interact with the people. Our robot is pretending to work on different scenarios, one of them is a smart kitchen, which is an important challenge because the complexity needed to develop tasks like cooking. Other of the scenarios is a warehouse environment where the robot will be an assistant, giving equipment and tools to the operators, or even helping them to assembly some product, working on a collaborative way. In this paper we will explain the different parts that our robot is composed of. We will describe the design and construction process and also many of the challengues encounter during its development.