Teleoperacion bilateral de manipuladores moviles con retardos variables en el tiempo

Abstract

Un sistema de teleoperacion clasico permite a un operador humano interactuar en un ambiente remoto, haciendo uso de un manipulador robotico local y un manipulador robotico remoto. Sin embargo, usualmente el ambiente remoto esta limitado pOI las restricciones holonomicas del robot remoto, en otras ocasiones pOI el robot local. Por esta razon, en el presente trabajo es incorporado un manipulador movil como robot remoto con la finalidad de ampliar el espacio de trabajo en el ambiente remoto. Para resolver las diferencias entre el robot local y el robot remoto en el esquema propuesto, es disenado un nuevo controiador adaptable robusto ante incertidumbre parametrica y retardos variables en el tiempo que logra coordinar la posicion Cartesiana del elemento final del robot local con las velocidades del elemento final del robot remoto. Ademas, el controiador propuesto ofrece retroalimentacion de fuerza al robot local para un mejor desempeno durante las tareas de manipulacion y exploracion. La estabilidad del sistema en lazo cerrado es demostrada mediante el analisis de Lyapunov considerando los retardos variables en el canal de comunicacion como funciones diferenciables y acotadas, e invocando el Lema de Barbalat. En el caso de que el operador humano y el ambiente remoto no ejercen fuerzas en el sistema, las senales de error convergen a cero. Mientras que, cuando el operador humano y el ambiente remoto ejercen fuerzas acotadas en el sistema las senales de error permanecen acotadas. Lo anteriormente descrito es validado por tres escenarios de simulacion, en los cuales es modelado como robot local el dispositivo haptico PHANTOM Omni® y como robot remoto un manipulador movil con 2-DoF (Degree of Fredom) en el brazo. En el primer escenario es observado como las senales de error convergen a cero cuando no existe interaccion del operador humano y del ambiente remoto; en el segundo escenario la senales de error permanecen acotadas cuando el operador humano interactua con el sistema; finalmente en el tercer escenario, tanto el operador humano como el ambiente remoto ejercen fuerzas en el sistema y se comprueba que las senales de error permanecen acotadas. Al final, son presentadas algunas propuestas de trabajo y de problemas a los cuales se puede extender el presente trabajo.