| Summary: | Los trabajos expuestos en la presente tesis se han realizado en el Centro de
Estudios e Investigaciones Técnicas de Guipúzcoa (CEIT) dentro del marco
establecido en el proyecto de Sistemas Robóticos Teleoperados (SRT),
financiado por Iberdrola y Equipos Nucleares (S.A.). El principal objetivo del
SRT ha sido desarrollar una familia de robots que ayuden en tareas de
mantenimiento de centrales nucleares.
Un dispositivo de teleoperación consta de dos manipuladores: el robot
maestro está controlado por un operario mientras que el esclavo interactúa con
un entorno remoto, siguiendo las trayectorias comandadas desde el maestro. La
característica de reflexión de fuerza hace referencia al hecho por el cual las
fuerzas de interacción, del robot esclavo con su entorno, se reconducen al
operario a través del robot maestro. La principal motivación del estudio de estos
dispositivos es la de poder desempeñar, con un alto grado de destreza, tareas en
entornos remotos y hostiles para el operario humano.
Partiendo de los estudios de tesis anteriores en el laboratorio de robótica
del CEIT, el objetivo de la presente consiste en ampliar y finalizar los trabajos
realizados sobre un prototipo de teleoperación de seis grados de libertad. Todo
ello ha supuesto:
Diseñar e implementar un controlador de teleoperación con reflexión de
fuerza que contemple tanto las dinámicas de traslación y rotación, en el
espacio cartesiano, de los robots involucrados.
Diseñar e Implementar un algoritmo que mantenga a los robots alejados
de sus configuraciones singulares y límites de sus espacios de trabajo.
Ensayar y testear todos los algoritmos sobre un prototipo real.
La exposición comienza con una pequeña introducción, historia y estado
de la técnica de los sistemas teleoperados en el primer capítulo.
A continuación, en el capítulo 2, se describe el prototipo de teleoperación desarrollado. Este prototipo consta, como robot maestro, de una plataforma
Stewart, y, como esclavo, de un robot antropomórfico.
El capítulo 3 estudia únicamente la cinemática del robot esclavo, ya que
la del maestro se contempla en estudios anteriores si bien puede encontrarse un
resumen en el Anejo A.
En el capítulo 4, se muestra con detalle los lazos de control de
teleoperación propuesto. Este algoritmo se clasifica como esquema de control
fuerza-fuerza ya que la información comunicada entre ambos robots es la fuerza
medida en cada uno de ellos. Este esquema tiene la ventaja de ser el más
transparente, es decir, tiene gran capacidad para reproducir en el operador las
mismas fuerzas que éste sentiría en caso de que estuviera trabajando
directamente en el entorno remoto. Por el contrario, estos esquemas tienden a
ser inestables. Por ello, también se contempla la modificación adaptativa de
ciertas variables para evitar este problema y la adición de unos lazos de
prealimentación local y remota de fuerzas.
El capítulo 5 expone un algoritmo para evitar configuraciones singulares
y límites del espacio de trabajo tanto del robot maestro como del esclavo. Este
algoritmo define los subespacios óptimos de trabajo para cada robot, y establece
unos límites que el controlador impide que se sobrepasen. La estrategia
empleada se basa en reflejar al operario una fuerza que simula el
comportamiento de unos muelles.
En el capítulo 6 se analiza el comportamiento de los algoritmos
propuestos en el capítulo 5 y se muestran los resultados experimentales de la
ejecución de tres tareas teleoperadas (manipulación, taladrado y amolado).
Finalmente, en el capítulo 7 se resumen las conclusiones extraídas a lo
largo del todo el trabajo y futuras líneas de investigación.
Este proyecto ha sido cofinanciado parcialmente por la CICYT bajo el
número de registro TAP95-0227-C02-02 y realizado conjuntamente por el
CEIT, Iberdrola, Endesa, Equipos Nucleares S.A. y la Universidad de
Cantabria.
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