Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11422/14075
Tipo: Dissertação
Título: Time-delayed bilateral teleoperation of an aerial manipulator
Título(s) alternativo(s): Teleoperação bilateral de um manipulador aéreo sujeita a atrasos
Autor(es)/Inventor(es): Coelho, André Fialho
Orientador: Lizarralde, Fernando Cesar
Resumo: O presente trabalho apresenta uma estrutura que permite a realização de telemanipulação aérea estável e de alto desempenho com manipuladores aéreos completamente atuados. A fim de cumprir tal objetivo, um controlador baseado em passividade no domínio do tempo foi aplicado a fim de lidar com as fontes de instabilidade introduzidas pelo canal de comunicação, como atrasos, perda de pacotes e jitter. Além disso, foi desenvolvido um compensador de desvio baseado na abordagem de passividade no domínio do tempo (TDPA) visando melhorar as características de sincronização de posição do sistema de teleoperação. Além de compensar o desvio causado pelo controlador de passividade, o método proposto garante que as forças de teleoperação permaneçam dentro de uma faixa segura de magnitude. A abordagem de compensação de desvio também foi estendida a fim de permitir sua aplicação a robôs com múltiplos graus de liberdade, incluindo o DLR Suspended Aerial Manipulator (SAM). A eficácia do compensador de desvio proposto foi demonstrada através de simulações e experimentos em hardware. Somado a isso, devido à redundância de tais sistemas robóticos, uma estrutura de controle de corpo completo foi aplicada a fim de permitir que o operador comande poses de efetuador no espaço cartesiano enquanto uma tarefa secundária é realizada de forma autônoma no espaço nulo, sem que o sistema de teleoperação seja afetado. Validação numérica foi realizada a fim de demonstrar a aplicabilidade da estrutura proposta a cenários de telemanipulação aérea sujeita a atrasos de comunicação.
Resumo: This thesis presents a framework to allow stable and performant aerial telemanipulation with fully-actuated aerial manipulators. In order to fulfill this objective a time-domain passivity-based controller was applied to cope with the sources of instability introduced by the communication channel, namely time delay, package loss, and jitter. Additionally, in order to improve the position synchronization characteristics of the teleoperation system, a Time Domain Passivity Approach (TDPA) based drift compensator was developed, which, in addition to compensating the drift caused by the passivity controller, ensures that the teleoperation forces remain within a safe range. The drift-compensation approach was also extended to allow its application to multi-DoF robots, including the DLR Suspended Aerial Manipulator (SAM). The efficacy of the proposed drift compensator was demonstrated through simulations and hardware experiments. Adding to that, due to the redundancy of such systems, a whole-body control framework was applied in order to allow the human operator to command Cartesian end-effector poses while a secondary task is autonomously fulfilled in the null space without disturbing the teleoperation system. Numerical validation was performed in order to demonstrate the applicability of the proposed framework to time-delayed aerial telemanipulation scenarios.
Palavras-chave: Manipulação aérea
Telemanipulação
Controle de corpo completo
Passividade no domínio do tempo
Assunto CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Unidade produtora: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editora: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação: Dez-2019
País de publicação: Brasil
Idioma da publicação: eng
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:Engenharia Elétrica

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