Robonauta

APLICACIONES DEL ALGORITMO DE MAXIMA PROBABILIDAD DE MOVIMIENTO PARA LA ESTIMACION DE LA POSICION EN UNIONES EN LA TELEOPERACION DEL ROBONAUTA
Luís Rojas
Universidad de Zulia
Email: luisrojascedeno@cantv.net


RESUMEN
En este trabajo se presenta un algoritmo que permite la estimación de movimiento de objetos articulados desde una simple cámara de video monocular para ser usado en la teleoperación del robonauta. El robonauta es definido como un robot antropomórfico desarrollado por la NASA JSC para que pueda ser capaz de maniobrar como si fuera un ser humano diestro usando una actividad extra vehicular (EVA).
El codificador se basa en un modelo fuente para objetos articulados. De acuerdo a lo que es un modelo fuente, un objeto real está compuesto de diversas partes rígidasconectadas a otras por medio de uniones esféricas.
Este algoritmo se aplicó en una prueba de secuencia sintética (CIF,10 Hz) con resultados favorables. Por ejemplo, para cámaras con nivel de ruido de PSNR=40 db el nuevo algoritmo logra una reducción de la varianza de error estimado de traslación sobre el 40% y una reducción de más del 35% para los parámetros de rotación.

PALABRAS CLAVES
Cámarade video monocular, Robot Antropomórfico, Actividad Extra Vehicular.

INTRODUCCION
La exploración humana a la par con el desarrollo espacial necesita de una gran cantidad de carga de trabajo (EVA) como lo es el mantenimiento y operación de vehículos espaciales. Una manera de perfeccionar estas tareas (O + M) es el uso de Robots. La Agencia Nacional Espacial Americana (NASA) desarrolló un robotconstituido por dos brazos, dos manos, una cabeza, un torso y un estabilizador en vez de piernas.
Los brazos tienen capacidad de maniobrar. Una manera de operar el Robonauta es estimando el movimiento tridimensional de las parte del cuerpo del teleoperador (cabeza, brazo, torso y piernas) y entonces se usa la estimación del movimiento desde el Centro de Control.
El robot imita el movimientohecho por el teleoperador tal como si el brazo de este hiciera la operación. Si el teleoperador acciona una herramienta, el robot copia esta acción. Para lograr la estimación del movimiento se usa el algoritmo de máxima probabilidad basado en el modelo fuente. De acuerdo a este modelo fuente, una articulación de objetos consiste en diversos componentes y cada componente es descrito por losparámetros de forma, color y movimiento. La forma de un componente puede ser considerada rígida y sus vértices representan una parte de los parámetros de la forma. Estas partes son conectadas a otras por uniones esféricas. El movimiento en 3D de una parte es definido por sus parámetros, tres parámetros de traslación y tres de rotación.
Los parámetros de color son la luminancia y la crominancia reflejadaen la cara del objeto.
Este trabajo está organizado de la siguiente manera: en la sección 2 se describe el algoritmo para estudiar la máxima probabilidad de movimiento; en la sección 3 es explicado el procedimiento para operar el brazo derecho del robonauta. En la sección 4 se analizan los resultados y en la sección 5 se presentan las conclusiones.

SECCION 2. ALGORITMO DE LA ESTIMACION DE LAPOSICION DE LA MAXIMA PROBABILIDAD DE MOVIMIENTO
En esta sección se presenta un nuevo algoritmo, antes estudiaremos la posición de la unión de los componentes de la forma del objeto, la cual era estimada usando el algoritmo descrito en [3], [4] y [5].
El algoritmo permite que dos componentes de un objeto a y b conectados a cada otro por una unión esférica Ĵ. El movimiento 3D del componente “a”del objeto es descrito por una fijación de los parámetros del movimiento B(a) = (Tx(a), Ty(a), Tz(a), Rx(a), Ry(a), Rz(a)) definiendo la rotación y la traslación en el espacio 3D. Un punto arbitrario Ha de componente del objeto “a” es trasladado a una nueva posición H’a de acuerdo a la siguiente ecuación de movimiento: H’(a)=[R(a)].(H(a) – G(a)) + G(a) + T(a) (1)
Donde T(a)= (Tx(a), Ty(a),...