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Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI
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Vol. 11. Núm. 4.
Páginas 406-416 (Octubre 2014)
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Diseño de un Controlador por Convergencia de Estado para un Sistema Teleoperado no Lineal con Retardo de Comunicación
Control of a Delayed Teleoperation System Applying State Convergence Approach.
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Julio C. Tafura,
Autor para correspondencia
jtafur@pucp.edu.pe

Autor para correspondencia. cecilia.garcia@upm.es
, Cecilia E. Garcíab,c, Rafael Aracilb, Roque Saltarénb
a Departamento de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica del Perú, Av. Universitaria 1801, San Miguel, Lima, Perú
b Centro de Automática y Robótica.UPM - CSIC. C/José G. Abascal 2, 28006.Madrid. España
c Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial, Universidad Politécnica de Madrid, C/Ronda de Valencia, n°3, 28012, Madrid, España
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En este artículo se presenta el modelado y análisis de un sistema de teloperación bilateral no lineal de n grados de libertad controlado por convergencia de estado. Se considera que el operador humano aplica una fuerza constante sobre el manipulador local mientras realiza la tarea. Además, la interacción entre el manipulador remoto y el entorno se considera pasiva. La comunicación entre el sitio local y remoto se realiza mediante un canal de comunicación con retardo de tiempo. El análisis presentado en este artículo considerada que éste es variable. En este artículo también se demuestra la estabilidad del sistema utilizando la teoría de Lyapunov-Krasovskii demostrándose que el esquema de control por convergencia de estado para el caso con retardo de tiempo variable asegura la estabilidad del sistema de teleoperación no lineal. También se muestra experimentalmente que, para el caso de protocolos de comunicación fiables, el esquema propuesto garantiza que se logra la coordinación posición local-remoto.

Palabras clave:
Teleoperación
estabilidad
Lyapunov- Krasovskii
control no lineal
retardo de tiempo
convergencia de estado

This article presents a novel control scheme for bilateral teleoperation of n degree-of-freedom (DOF) nonlinear robotic systems with time-varying communication delay.

The bilateral control of the teleoperator system considers the case were the human operator applies a constant force on the local manipulator and when the interaction of the remote manipulator with the environment is considered passive.

The stability analysis was performed using Lyapunov-Krasovskii functionals, and it showed that using a control scheme by state convergence for the cases with variant time delay resulted in

asymptotically stable local and remote nonlinear teleoperation systems.

The proposed control strategies are independent of parameter uncertainties in the robot models, the human operator and the remote environment.

It is also shown that, in the case of reliable communication protocols, the proposed scheme guarantees that the local-remote position coordination is achieved.

The experimental results are presented to show the effectiveness of the main results.

Keywords:
Teleoperation
Stability
Lyapunov
Nonlinear Control
Time-Delay
Bibliography
[1]
Bilateral control of teleoperators with time delay. IEEE Transactions on Automatic Control. 1989; 34:494-501.
[2]
Adaptive bilateral control systems through state convergence in teleoperation. RIAI - Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial. 2010; 7(3):42-50.
[3]
Generalized control method by state convergence for teleoperation systems with time delay. Automatica. 2004; 40:1575-82.
[4]
Control of teleoperators with communication time delay through state convergence. Journal of Robotic Systems. 2004; 21(4):167-82.
[5]
Ferrell,W. R. 1965. Remote manipulation with transmission delay.IEEE Transactions on Human Factors in Electronics6(1), 24-32.
[6]
Supervisory Control for a Robot Teleoperation System: A Hybrid Approach. Control Engineering Practice. 2003; 11:723-32.
[7]
Survey on Recents Results in the Stability and Control of Time-Delayed Systems. Journal of dynamic systems, measurement, and Control. 2003; 125:2.
[8]
Kelly R. and Santibáñez, V., 2003. Control de Movimiento de Robots Manipuladores. Prentice Hall.
[9]
Khalil, H.K., 2002. Nonlinear Systems. Prentice Hall, NJ,.ISBN 0-13-067389-7.
[10]
Force-reflection and shared compliant control in operating telemanipulators with time delay. IEEE Trans, Rob. &Auto. 1992; 8(2):176-85.
[11]
Lee, Dongjun, and Mark W. Spong, 2006. Passive Bilateral Teleoperation With Constant Time Delay. IEEE Transactions On Robotics 22, 2.
[12]
Lozano, R., Chopra, N. and Spong, M.W., 2007. Convergence Analysis of Bilateral Teleoperation with Constant Human Input. Proceedings of the 2007 American Control Conference. New York City, USA, July 11-13.
[13]
Melchiorri, C. and Eusebi, A., 1996. Telemanipulation: System aspects and control issues. In C. Melchiorri and A. Tornambe, editors, Proc. Int. Summer School in Modelling and Control of Mechanisms and Robots, 149-183, Bertinoro, Italy.
[14]
Stable adaptive teleoperation. IEEE Journal of Oceanic Engineering. 1991; 16:152-62.
[15]
Niemeyer, G. and Slotine, J.J. E., 1998. Towards forcereflectingteleoperation over the Internet.IEEE International Conference on Robotics and Automation.
[16]
Nonlinear Bilateral Teleoperation: Stability Analysis. IEEE International Conference on Robotics and. 2009.
[17]
Papachristodoulou, A., Peet, M, Lall, S., 2005. Constructing Lyapunov-KrasovskiiFunctionals For Linear Time Delay Systems.American Control Conference, June 8-10, USA.
[18]
Peña, C. Trabajo Tesis Doctoral, 2009. Control Bilateral por Convergencia de Estados para Sistemas Teleoperados con Robots de Cinemática Diferente. Universidad Politécnica de Madrid. España.
[19]
Slotine and Li, 1991.Applied NonlinearControl.Prentice Hall.
[20]
Tafur, J.C, Peña, C., Aracil, R. and Garcia, C., 2010. An Implemented of a Real-Time Experimental Setup for Robotic TeleoperationSystem InProceedings of the 11th International Workshop on Research and Education in Mechatronics - REM 2010, 41-48.
[21]
Asymptotic convergence from Lp stability. IEEE Transaction on Automatic Control. 1999; 44(11):2169-70.
[22]
Xu, S. and Lam, J., 2005. Improved Delay-Dependent Stability Criteria for Time-Delay Systems. IEEE Trans. On Automatic Control, 50 (3).
[23]
Yokokohji, Y. and Yoshikawa, T., 1994. Bilateral control of master-slave manipulators for ideal kinesthetic coupling—Formulation and experiment.IEEE Trans. Robot. Autom. 10(5), 605-620.
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