Teleoperación de manipuladores aéreos

Abstract

En este Trabajo Fin de Grado se ha estudiado la influencia de la inercia de un brazo manipulador en un multirrotor utilizando un control desacoplado, es decir, un control independiente para el multirrotor y otro para el manipulador; ya que este es el esquema de control más extendido en multirrotores comerciales. Con este fin, se ha realizado en primer lugar un simulador, con objeto de definir unos límites aproximados de máxima inercia del manipulador y máxima velocidad de movimiento de este, a partir de los cuales el multirrotor deja de ser controlable con un esquema de control desacoplado. Tras esto, se ha realizado una verificación experimental de los resultados obtenidos en simulación, utilizando para ello un multirrotor con un manipulador de inercia variable diseñado expresamente para estos experimentos. Para facilitar los experimentos, se ha desarrollado una nueva Estación de Control en Tierra (GCS, Ground Control Station). Por último, una vez obtenidos los resultados experimentales, se ha construido otro brazo manipulador con la inercia adecuada atendiendo a los resultados anteriores, diseñado para realizar teleoperación. Para mejorar la precisión de la teleoperación, se ha construido otro brazo robótico que, junto a la GCS desarrollada, permite controlar el manipulador acoplado al UAV mediante la imitación de los movimientos de este nuevo brazo, que es movido por un operario desde Tierra.

In this End of Degree Project the influence of a manipulator arm on a multirotor has been estudied. For this purpose, a decoupled control scheme has been implemented, i.e. an independent controller for the multirotor an another one for the manipulador; as this is the most common control scheme in commercial UAVs. With this goal, a simulator has been developed to define approximately the maximum inertia limits of the manipulator and its maximum speed of movement. Going further than them will cause the lost of control of the multirotor using a decoupled control scheme. After that, the results of the simulations has been approved by doing some experiments, using a multirotor with a variable inertia manipulator. To make easier these experiments, a new Ground Control Station has been developed. Once the experimental results have been obtained, another manipulator arm has been built in order to do teleoperation tasks. To improve the accuracy of these tasks, another robotic arm has been built, not as large as the one on the UAV. With this smaller arm and the GRVC GCS, it is posible to control the multirotor arm by copying the pose of the other arm, which is moved directly by an operator.