Sistema de tele-operação dum manipulador robótico

Abstract

Neste trabalho é apresentada uma experiência da utilização de tecnologias robóticas na realização de operações de verificação remota em áreas de armazenamento de materiais fisseis. O sistema desenvolvido é constituído por um braço manipulador operado remotamente a partir de uma estação local de controlo. As características chave do robot são o seu braço com seis graus de liberdade (tipo PUMA), a pinça de três dedos com um grau de liberdade e o esquema de realimentação sensorial local, que é a base para a sua autonomia. Para o controlo do braço manipulador é utilizada uma arquitectura convencional, efectuando-se uma decomposição iradicional em módulos fnncionais operando em série. O conhecimento da cinemática do braço manipulador é usado para a tele-operação em dois modos de controlo: ponto-a-ponto e movimento contínuo. Embora se pretenda implementar um sistema com autonomia baseada em sensores, assume-se a necessidade da cooperação entre o homem e a máquina baseada em estruturas gráficas operáveis a partir da estação local de controlo. A interfce homem-máquina implementada apresenta novos conceitos em relação às arquitecturas clássicas na área, devido a capacidade de integração num único écran de toda a informação relevante para o operador do sistema: interfaces gráficas de controlo, visualização de sinais vídeo e de ambientes virtuais.A aplicação-de comandos de controlo e movimento é efectuada quer usando um dispositivo de reflexão deforça com seis graus de liberdade (Spacebaii) quer usando o rato na interface gránca. Por outro lado, a informação sensorial do robot é utili7ada na estação local permitindo a visualização em tempo real de sinais vídeo ou actualizando o modelo virtuai em 3-D do braço manipulador. O operador humano está envolvido no ciclo de controlo através da realimentação visual e pela aplicação de comandos de controlo. A arquitectura utilizada proporciona um controlo supervisionado que permitirá no futuro passar cada vez mais autonomia para o robat sem alterar a sua estutura básica. Embora os testes efectuados sejam o corolário de experiências em laboratório e não de utilizadores finais, os resultados obtidos são bastante promissores representando um primeiro passo no desenvolvimento de um sistema de manipulação versátil e autónomo.

This work presents an experience in using robotics technologies to perform remote verification tasks inside a fissile material storage area. The developed system is composed of a manipulator are remotely operated from a local system's operator console. The robot's key features are its six degrees of freedom arm (PUMA-type), a multi-finger gripper with one degree of freedom and its local sensory feedback scheme, that is the basis for its autonomy. For the control of the manipulator arm is used a conventional architecture, with a traditional decomposition in functional nodules operating in serial mode. The knowledge of the robot's kinematics is used to implement the following tele-operation modes: point-to-point control and continuous path control. Despite the intention in achieving a sensor-based on-board system, it is assumed the importance of the cooperation between man and machine based on graphical structures operated fiom the local console. The human-machine presents new. concepts in comparison with more classical techniques in the area, due the complete integration into a single screen of all the relevant information needed by the system's operator: system's control interfaces, visualization of video signal and virtual environments. The application of control and motion commands is realized using both a six degrees of Mom force reflecting input device (SpaW) and the mouse in the graphical user's interface. On the other side, the sensory information on-board at the robot is used in the local console providing the real time visualization of video images and updating the 3-D virtual model of the manipulator arm. The system's operator is involved in the control loop via visual feedback and by issuing control commands. This architecture provides a supervisory control that will allow, in future, to shift more and more autonomy to the robot without chanching the basic structure. Although all the tests performed correspond to laboratory experiments, instead of that from final users, the results obtained can be considered promising representing a first step in developing a versatile and autonomous manipulation system.