RACIOCÍNIOS GEOMÉTRICOS NA AVALIAÇÃO DA PREENSÃO DE UM ROBÔ VIRTUAL SANTIAGO VIERTEL, MARCELO S. HOUNSELL, ROBERTO S. U. ROSSO JR. LARVA - LAboratório de Realidade Virtual Aplicada, DCC - Departamento de Ciência da Computação, UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina, Campus Universitário Avelino Marcante S/N, Bairro Bom Retiro, 89223-100, Joinville, SC, Brasil santiago.viertel@gmail.com, (marcelo,rosso)@joinville.udesc.br Abstract 3D robot simulators can provide a safe environment for off-line task programming, learning and experimentation. A robot simulator should offer at least a complete kinematical behavior. However, gripping assessment is a non-trivial process. To incorporate the evaluation of object gripping into a simulator, it was found that there are three different approaches and Geomet- ric Reasonings was the selected one because it can be expressed in intelligible and quick heuristics. The solution using geometric reasoning was divided into two heuristic groups: one aimed at the fast identification of impossible situations (that are immedi- ately discarded) and; the other aimed at confirming that orientation and positioning situations are satisfied even with some em- bedded tolerance. The solution happens to become efficient and effective for all situations produced by user’s manipulation, as it will be detailed in the paper. Keywords Robot Simulator, Articulated Robots, Off-Line Programming, Robot Programming Learning, Grasping Assessment. Resumo Simuladores robóticos 3D são capazes de proporcionar um ambiente para programação off-line, aprendizado ou expe- rimentação. Um simulador de robô deve oferecer no mínimo um comportamento cinemático completo, no entanto, a avaliação de preensão (pega) não é um processo trivial. Para incorporar a avaliação da preensão de objetos em um simulador, foram encontra- das três abordagens diferentes e a de Raciocínios Geométricos foi a selecionada por poder ser expressa em heurísticas inteligíveis e rápidas. A solução para a avaliação do raciocínio da preensão foi dividida em dois grupos de heurísticas: aquelas dedicadas a identificar rapidamente situações impossíveis de promover a preensão (que são descartadas imediatamente) e; aquelas focadas em confirmar se situações relativas a abordagem e posicionamento são satisfeitas, considerando uma folga conhecida. A solução se mostrou eficiente e eficaz para analisar situações de preensão geradas pela manipulação de um usuário do simulador, conforme será detalhado no trabalho. Palavras-chave Simulador de Robôs, Robôs Articulados, Programação de Robôs, Aprendizagem de Linguagens de Robôs, Avaliação de Preensão. 1 Introdução Realizar a simulação da preensão de robôs manipu- ladores pode se tornar um desafio para os cientistas e engenheiros, pois é necessário o levantamento de aspectos importantes, que podem se tornar conflitan- tes entre si. Generalidade e elegância, precisão e efi- ciência e, solução ótima ou viável (eficaz) são apenas alguns exemplos do que precisa ser analisado para dotar um simulador de funcionalidades minimamente importantes. Simuladores virtuais podem ser usados por a- prendizes de manipulação de uma estrutura robótica simulada. O grupo de pesquisa (LARVA, 2008), vem desenvolvendo um simulador do robô Scorbot ER- 4PC (Robotec, 1982), fazendo uso de Realidade Vir- tual (Redel e Hounsell, 2004). O simulador utiliza a tecnologia VRML integrada com a linguagem Java, possibilitando que a aplicação esteja em um servidor e possa ser executada diretamente por um browser. Várias funcionalidades estão implementadas como o cálculo da Cinemática Direta e Inversa, bem como manipulação diretamente no modelo gráfico ou por botões na interface. Entretanto, há ausência de um tratamento de preensão que permita avaliar a pega de objetos através da garra do robô. Segundo Miller (2001), “preensão é uma das maneiras primárias criada para o robô interagir com objetos inseridos em seu ambiente”. Robôs de linha de montagem fazem uso de efetuadores terminais como pinças ou ventosas para realizar tarefas de pick and place com um alto grau de confiabilidade. Desta forma, todo o conjunto de regras responsáveis por tratar e avaliar a tarefa de manipulação de objetos feita através da garra de um robô manipulador é con- siderado preensão. Devido à infinita quantidade de situações com garras e objetos distintos, podem existir diversas maneiras de pegar os objetos. Desta forma, pode-se afirmar que o problema da preensão não possui uma solução trivial, visto que se deve garantir o equilíbrio físico entre o objeto e a garra, do princípio ao fim da ação da preensão. 2 A Preensão na Literatura Pelo menos três estratégias podem ser consideradas para determinar a preensão: por Detecção de Colisão; por Simulação Física e; por Raciocínios Geométri- cos. Cálculos de Detecção de Colisão são capazes de identificar onde e de que forma duas geometrias se tocam. (Santos, 2007) menciona diferentes formas de realizar a detecção de colisões entre uma estrutura robótica e objetos dispostos em um ambiente virtual. Entretanto, somente detectar a colisão não determina se a preensão do objeto pode ser realizada coerente-