Sensor Virtual 6D para la Estimación de Llave en Tareas de Interacción Robotizada Aprovechando el Filtro de Kalman Extendido
Autores: Roveda, Loris; Bussolan, Andrea; Braghin, Francesco; Piga, Dario
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Sensor Virtual 6D para la Estimación de Llave en Tareas de Interacción Robotizada Aprovechando el Filtro de Kalman Extendido
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Robots industriales
Tareas de interacción
Controladores de fuerza
Control de interacción sin sensores
Filtro de Kalman extendido
Interacción humano-robot
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Los robots industriales se utilizan comúnmente para realizar tareas de interacción (como ensamblajes o pulido), lo que requiere que el robot esté en contacto con el entorno circundante. Tales entornos son (parcialmente) desconocidos para el controlador del robot. Por lo tanto, existe la necesidad de implementar controladores de interacción capaces de reaccionar adecuadamente a los contactos establecidos. Aunque los controladores de fuerza estándar requieren mediciones de fuerza/torque para cerrar el lazo, la mayoría de los manipuladores industriales no tienen sensores de fuerza/torque instalados. Además, la integración de sensores externos resulta en costos adicionales y esfuerzo de implementación, que no son asequibles en muchos contextos/aplicaciones. Para extender el uso de controladores conformes al control de interacción sin sensores, se presenta en este documento una metodología basada en modelos para la estimación en línea del momento de interacción, implementando un sensor virtual de 6D. Basándose en el control de impedancia cartesiana sin sensores, se propone un Filtro de Kalman Extendido (EKF) para la estimación del momento de interacción. El enfoque descrito ha sido validado en simulaciones, teniendo en cuenta cuatro escenarios diferentes. Además, se ha realizado una validación experimental empleando un robot Franka EMIKA panda. Se ha considerado un escenario de interacción humano-robot y una tarea de ensamblaje para mostrar las capacidades del EKF desarrollado, que es capaz de realizar la estimación con un alto ancho de banda, logrando convergencia con errores limitados.
Descripción
Los robots industriales se utilizan comúnmente para realizar tareas de interacción (como ensamblajes o pulido), lo que requiere que el robot esté en contacto con el entorno circundante. Tales entornos son (parcialmente) desconocidos para el controlador del robot. Por lo tanto, existe la necesidad de implementar controladores de interacción capaces de reaccionar adecuadamente a los contactos establecidos. Aunque los controladores de fuerza estándar requieren mediciones de fuerza/torque para cerrar el lazo, la mayoría de los manipuladores industriales no tienen sensores de fuerza/torque instalados. Además, la integración de sensores externos resulta en costos adicionales y esfuerzo de implementación, que no son asequibles en muchos contextos/aplicaciones. Para extender el uso de controladores conformes al control de interacción sin sensores, se presenta en este documento una metodología basada en modelos para la estimación en línea del momento de interacción, implementando un sensor virtual de 6D. Basándose en el control de impedancia cartesiana sin sensores, se propone un Filtro de Kalman Extendido (EKF) para la estimación del momento de interacción. El enfoque descrito ha sido validado en simulaciones, teniendo en cuenta cuatro escenarios diferentes. Además, se ha realizado una validación experimental empleando un robot Franka EMIKA panda. Se ha considerado un escenario de interacción humano-robot y una tarea de ensamblaje para mostrar las capacidades del EKF desarrollado, que es capaz de realizar la estimación con un alto ancho de banda, logrando convergencia con errores limitados.