Publication: Haptic teleoperation of the youbot with friction compensation for the base
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Publication date
2012-09
Defense date
2012-10-01
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Abstract
Haptic devices are bringing new possibilities for teleoperation by increasing the level of awareness that the operator can have over the slave. In other words, they create a stronger link between them. Because it is not enough to have a view of the task at hand, it is better to feel what is really happening at the other side. The main goal of the project is to provide the KUKA youBot with an Omega 6 haptic interface. The operator can feel the movement limitations that the arm’s tooltip may be experiencing, resulting in a better driving practice. But with these new capabilities other concerns arise, like the choice of an appropriate control algorithm, the correct coupling of workspaces or the design of a suitable data handling scheme. However, the current setup has not yet been submitted to a proper system validation and so there is still much work to do in order to increase its overall performance. Since friction can have a major role in the control scheme of the system, the latter should be provided with friction compensation. To achieve this, a study of the youBot wheels motor block friction has been carried out. These results are then also incorporated in the robot simulation. Moreover, when identifying this kind of behaviours some important decisions have to be made in order to get the best results from the time invested. Among those are the selection of a friction model, the system identification experiments and the validation of results. In conclusion, it has been proven that the implementation of a haptic interface for the youBot is not only feasible but that it delivers a greater overall teleoperation experience. Also, although the results of this project are an initial version of the system, the friction compensation for the base motor blocks is already working with acceptable performance. ________________________________________________________________________________________________________________
Los dispositivos hápticos están trayendo nuevas posibilidades a la teleoperación, aumentando el nivel de consciencia que el operador puede tener sobre la máquina que dirige. En otras palabras, crean un vínculo más fuerte entre ambos. Y es que a veces no es suficiente visualizar la tarea que se esta realizando, es mejor notar lo que realmente está pasando en el otro lado. El objetivo principal del proyecto es proporcionar al robot youBot de KUKA una interfaz con el dispositivo háptico Omega6. El operador puede notar las limitaciones en los movimientos que la herramienta del brazo robot pueda estar experimentando, resultando así en una mejor experiencia de conducción. Pero con estas nuevas capacidades aparecen otras preocupaciones, como elegir un algoritmo de control apropiado, la correcta unión de los espacios de trabajo o el diseño de un esquema de manejo de datos adecuado. Sin embargo, la instalación actual aún no ha sido sometida a una evaluación de sistema apropiada y por lo tanto todavía hay mucho trabajo por hacer para incrementar el rendimiento general. Ya que la fricción puede tener un rol importante en el esquema de control del sistema, este debería ser provisto con compensación de fricción. Para lograr esto se ha llevado a cabo un estudio de los bloques motor de las ruedas del youBot. Estos resultados se han incorporado también a la simulación del robot. Por otra parte, cuando se identifican esta clase de comportamientos se han de tomar decisiones importantes para obtener los mejores resultados del tiempo empleado. Entre estas están la selección de un modelo de fricción adecuado, los experimentos para identificar el sistema y la validación de los resultados. En conclusión, se ha probado que la implementación del youBot con una interfaz háptica no es solo posible sino que mejora la experiencia general de teleoperación. Además, aunque los resultados del proyecto son una versión inicial del sistema, la compensación de la fricción para los bloques motor de la base ya está funcionando con un rendimiento aceptable.
Los dispositivos hápticos están trayendo nuevas posibilidades a la teleoperación, aumentando el nivel de consciencia que el operador puede tener sobre la máquina que dirige. En otras palabras, crean un vínculo más fuerte entre ambos. Y es que a veces no es suficiente visualizar la tarea que se esta realizando, es mejor notar lo que realmente está pasando en el otro lado. El objetivo principal del proyecto es proporcionar al robot youBot de KUKA una interfaz con el dispositivo háptico Omega6. El operador puede notar las limitaciones en los movimientos que la herramienta del brazo robot pueda estar experimentando, resultando así en una mejor experiencia de conducción. Pero con estas nuevas capacidades aparecen otras preocupaciones, como elegir un algoritmo de control apropiado, la correcta unión de los espacios de trabajo o el diseño de un esquema de manejo de datos adecuado. Sin embargo, la instalación actual aún no ha sido sometida a una evaluación de sistema apropiada y por lo tanto todavía hay mucho trabajo por hacer para incrementar el rendimiento general. Ya que la fricción puede tener un rol importante en el esquema de control del sistema, este debería ser provisto con compensación de fricción. Para lograr esto se ha llevado a cabo un estudio de los bloques motor de las ruedas del youBot. Estos resultados se han incorporado también a la simulación del robot. Por otra parte, cuando se identifican esta clase de comportamientos se han de tomar decisiones importantes para obtener los mejores resultados del tiempo empleado. Entre estas están la selección de un modelo de fricción adecuado, los experimentos para identificar el sistema y la validación de los resultados. En conclusión, se ha probado que la implementación del youBot con una interfaz háptica no es solo posible sino que mejora la experiencia general de teleoperación. Además, aunque los resultados del proyecto son una versión inicial del sistema, la compensación de la fricción para los bloques motor de la base ya está funcionando con un rendimiento aceptable.
Description
Keywords
Robótica, Dispositivos hápticos, Mecatrónica