Introducción

Inicialmente, los sistemas robóticos que integraban visión por computador trabajaban en bucle abierto, lo que se conoce como “ver y mover” (en la literatura anglosajona se referencia como “look and move”). Es decir, en primer lugar ver y reconocer el entorno con ayuda de un sistema de visión por computador, y posteriormente realizar el movimiento en función de la información capturada en la etapa previa. Una de estas primeras aplicaciones de guiado de robots por visión fue la desarrollada por Shirai e Inoue [Shirai-1973], quienes describen como puede utilizarse la realimentación visual para corregir la posición de un robot y aumentar la precisión. Esta primera aplicación consistía en utilizar realimentación visual para el guiado de un robot de forma que realice el agarre de un prisma y su posterior inserción en una caja. Durante esta década se desarrollaron las primeras aplicaciones de control visual para el agarre de objetos en movimiento por cintas transportadoras.

Una alternativa al planteamiento anterior es emplear control en bucle cerrado mediante realimentación de la información visual para controlar la localización del efector final del robot con relación a un objeto, lo que también se conoce en la literatura anglosajona como visual servoing (término definido por Hill y Park [Hill-1979]). Por tanto, el control visual está basado en el uso de información visual en la realimentación del bucle de control. Más concretamente, un sistema de control visual utiliza la información captada de una escena por una o más cámaras conectadas a un sistema de visión por computador, para controlar la localización del efector final del robot con relación a la pieza de trabajo.

En 1980 Sanderson y Weiss [Sanderson-1980] establecen una clasificación de los sistemas de control visual, describiendo asimismo el primer sistema de control visual basado en imagen. Desde la aparición de estos primeros sistemas de control visual a principios de los 80, su evolución ha sido lenta, sin embargo en los últimos años han aparecido crecientemente nuevos desarrollos debidos principalmente a las capacidades de procesamiento de los nuevos ordenadores personales que permiten procesar una escena a una frecuencia cada vez mayor.

Ya a finales de los 80 comienza a aplicarse el control visual a muy distintos ámbitos [Corke- 1994] como puede ser el agrícola, en el que se encuentran aplicaciones para la recogida de frutas empleando realimentación visual [Harrell-1989], o la teleoperación de robots. Dentro de este último ámbito el control visual permite al operador humano especificar la tarea en términos de características en la imagen [Papanikolopoulos-1992, Vikramaditya-1997].

Otro ámbito de interés en control visual es el de la vigilancia. En muchas ocasiones el sistema de visión se localiza sobre una estructura móvil de forma que es capaz de mantener en el campo de visión un determinado objeto que se encuentra bajo vigilancia.

Durante los 90 y con el aumento de las capacidades de los sistemas de visión artificial aparecen un gran número de aplicaciones. Dentro de este nuevo conjunto de aplicaciones cabe mencionar algunas como el guiado de vehículos [Dickmanns-1988] en las que se requiere una gran capacidad de procesamiento y una alta frecuencia en la realimentación visual. Otro ámbito en el que el control visual presenta una importancia creciente en la actualidad es el del guiado de robots aéreos. Aplicaciones dentro de este ámbito no han sido explotadas en gran medida, sin embargo, ya empiezan a surgir vehículos aéreos, como helicópteros [Chriette-2001], dotados de un sistema de visión que realimenta al controlador del vehículo de forma que permite realizar su guiado a partir de características del entorno, evitando obstáculos e incluso permitiendo realizar un aterrizaje automático. El desarrollo de sistemas de control visual en estos vehículos permite realizar aplicaciones como vigilancia, seguimiento, inspección, trabajo en lugares peligrosos, etc.

Con la miniaturización y el aumento de precisión de los componentes de los robots, van aumentando las posibilidades de la micromanipulación empleando realimentación visual procedente, por ejemplo, de microscopios. Dentro de este ámbito cabe destacar que cuando se observan microorganismos, los elementos desaparecen del campo de visión muy rápidamente. Se vienen aplicando en la actualidad sistemas de control visual con el objetivo de mantener en la imagen a lo largo del tiempo ciertos microorganismos con el propósito de su posterior manipulación [Oku-2000].

Esta mejora en el desempeño de los sistemas robóticos y de visión artificial ha propiciado la aparición de aplicaciones a robots submarinos [Lots-2001]. En este caso se dispone de vehículos submarinos guiados por visión o sistemas de manipulación submarina cuya tarea es guiada mediante realimentación visual.

Un ámbito de aplicación con mayor impacto social son las aplicaciones médicas [Wei-1997, Ginhoux-2005]. La alta precisión alcanzada con estos sistemas ha propiciado la aparición de sistemas para la realización de telecirugía así como robots que realizan tareas quirúrgicas de forma autónoma. A pesar de que estos sistemas aumentan el coste por intervención, la alta precisión junto con el pequeño espacio de trabajo requerido en, por ejemplo, cirugía cerebral, hace que estos sistemas se apliquen con éxito. Dentro de este ámbito y volviendo a las aplicaciones de guiado de vehículos son de destacar las investigaciones para aplicación de control visual para el guiado de sillas de ruedas para discapacitados.

En la actualidad, las mejoras de los tiempos de procesamiento de los ordenadores han permitido a las aplicaciones de robótica basadas en visión desarrollarse en tiempo real. Esto ha hecho

posible incluir las características extraídas de las imágenes en un bucle de control. De hecho, en la actualidad encontramos aplicaciones muy diversas en el ámbito del control visual como puede ser posicionamiento preciso de un robot, control remoto o realimentación para teleoperación, micromanipulación, agarre de objetos en movimiento, sistemas de posicionamiento de un avión sobre la pista de aterrizaje [Bourquardez-2007], cámaras de seguimiento de misiles, recolección de frutas, robots que juegan al ping-pong [Ángel-2004], etc.