Design, modelling, control, and teleoperation of hyper-redundant robots
- Autores: Andrés Martín Barrio
- Directores de la Tesis: Antonio Barrientos Cruz (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Ferre Pérez (presid.), Claudio Rossi (secret.), Mario Di Castro (voc.), Salvador Cobos Guzmán (voc.), Santiago Martínez de la Casa (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Automática y Robótica por la Universidad Politécnica de Madrid
- Materias:
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- Resumen
Este trabajo estudia a robots muy articulados, específicamente aquellos que son hiper-redundantes, continuos y blandos. Estos dispositivos son conocidos por ser tolerantes a fallos o presentar mejores habilidades cinemáticas que los robots tradicionales para evitar obstáculos o para moverse en entornos desestructurados. Sin embargo, también presentan múltiples retos a nivel de ingeniería que se analizarán en este documento; desde su diseño, modelado y control, hasta su teleoperación. Por lo tanto, este trabajo primero propone una nueva definición matemática para estos robots, así como una clasificación actualizada. También, se proporciona un estado del arte actualizado para dar una visión integradora basada en un riguroso método científico. Seguidamente, diferentes ideas de diseño han sido propuestas para construir estos robots, en los que habitualmente es esencial encontrar un compromiso entre diferentes requerimientos. Asimismo, se han aplicado múltiples estrategias para predecir sus movimientos, específicamente para aquellos robots continuos y blandos. Por ejemplo, se ha usado el Método de Elementos Finitos en tiempo real, que destaca por ser la herramienta más prometedora, flexible, precisa, eficiente y completa. También, dos nuevos algoritmos de control han sido originalmente propuestos: el Natural-CCD y SCD. Están basados en principios muy básicos capaces de controlar y personalizar de una forma eficiente y flexible el control de estos mecanismos, entre los que se incluyen aquellos discretos, continuos, blandos, extensibles, cooperativos e incluso arborescentes. Estos algoritmos han sido diseñados para dar solución a diferentes estrategias de control como la cinemática inversa, el seguimiento de trayectorias, controles basados en forma o en el seguimiento de un líder, e incluso para planificación de movimientos y evasión de obstáculos. Curiosamente, también se encontraron una serie de comportamientos primitivos para este tipo de robots que han dado lugar a una nueva perspectiva para controlar sus movimientos. Finalmente, se ha descubierto que las disruptivas tecnologías inmersivas y el lenguaje natural son las mejores herramientas para teleoperar estos manipuladores en términos de conciencia de la situación y de una eficiencia objetiva. En resumen, los robots altamente articulados suponen un gran reto, pero a su vez resultan prometedores y se espera que jueguen un papel fundamental en el futuro que está por llegar.
