Desarrollo de un sistema teleoperado master-slave con reflexion de fuerza

Resum

La presente tesis se enmarca dentro de un proyecto del Centro de Investigaciones Técnicas de Guipúzcoa (C.E.I.T.) en el que se está desarrollando un sistema robótico teleoperado con reflexión de fuerza. Este sistema consta de dos manipuladores: un master que es movido por un operario y un slave que interactúa con un cierto entorno. Ambos robots están unidos por un lazo de control de forma que el slave sigue fielmente los movimientos del maester y, en caso de que el slave esté ejerciendo una fuerza sobre el entorno, esta fuerza aparece reproducida en el robots maestro. La principal aplicación que tienen los sistemas teleoperados es la manipulación en entornos que por motivos varios -toxicidad, peligrosidad, posiblidad de explosiones, radiactividad, etc.- son inaccesibles para un operador. Esta tesis tiene por objeto estudiar los aspectos referentes alcontrol de un sistema master-slave teleoperado con reflexión de fuerza. Estos sistemas son especialmente complicados de controlar puesto que existen dos comportamientos contrapuestos: el funcionamiento en movimiento libre, y el control de fuerza cuando el slave está en contacto con el entorno. Para ello se han analizado los distintos esquemas de control para sistemas teleoperados que aparecen en la literatura, comparándolos desde el punto de vista de la transparencia, es decir, de su capacidad para reproducir en el operador las mismas fuerzas que sentiría en caso de que estuviera trabaando directamente en el entorno. Aparte del estudio teórico se han desarrollado dos sistemas master-slave de un grado de libertad uno con accionamientos eléctricos y otro con accionamientos neumáticos. Los estudios de los distintos esquemas de teleoperación aplicados a estos prototipos llevaron a la elección de un esquema de control fuerza-fuerza. Este esquema tiene como ventaja su transparencia y sencillez de implementación y como desventaja la tendencia a la inestabilidad. La pri