Resumen de Control bilateral por convergencia de estados para sistemas teleoperados con robots de cinemática diferente
- español
Esta tesis doctoral presenta una arquitectura de control que permite la implementación del método de control bilateral por convergencia de estados en sistemas teleoperados donde la estructura del robot maestro puede diferir de la del esclavo. Esta arquitectura de control hace uso de un robot virtual que emula las características cinemáticas y dinámicas del robot esclavo con la cualidad que su efector final sigue de una manera fiel el efector final del robot maestro (real) de tal forma que el operador lo puede controlar fácilmente.
Se crearon tres variantes del método de control bilateral por convergencia de estados que permiten su implementación bajo diferentes criterios de diseño. La primera variante del método permite el uso de robots maestros sin sensores de fuerzas y las otras dos variantes enfatizan el cumplimiento de unas condiciones para lograr mejores niveles de transparencia en sistemas con y sin retardo en el canal de comunicaciones.
Esta tesis presenta diversas pruebas realizadas en simulación y pruebas experimentales que permiten validar de una manera satisfactoria la arquitectura de control propuesta con las variantes de los métodos de control bilateral por convergencia de estados. También presenta un análisis del comportamiento dinámico del sistema teleoperado al variar los diferentes parámetros de diseño.
- English
Abstract:
In this thesis, a novel control architecture based on bilateral control methodology by state-convergence is introduced and subsequently applied to control teleoperated systems, in which both master and slave robots that compose the system differ in their structures. To solve this problem, the proposed control architecture introduced a virtual robot that emulates both kinematics and dynamics characteristics of the slave robot, aiming to converge-by reliable tracking-both slave and master end-effectors. This approach also allows the operator to handle the system with ease.
For instance, three modifications of the bilateral control method have been analyzed and introduced in order to develop different state-convergence control approach by regarding different design criteria. The first method is a variant of the bilateral control scheme that allows the use of the master robot without force sensors. Instead of sensing force, the master robot uses position and velocity sensors data to control the system. In addition, the other two modifications emphasize on improving the levels of transparency (based on considering established conditions) presented in systems -without or with- time delays within the communication channel.
Several simulation and experimental testing results confirm that the assumption of improving the performance and reliability in the control of those systems is indeed correct. Validation testing of the three proposed modification to bilateral control by state-convergence are performed through several experiments, presenting the analysis of the teleoperated system dynamics behavior as a function of modifying the design parameters.
