Diseño de un Controlador por Convergencia de Estado para un Sistema Teleoperado no Lineal con Retardo de Comunicación

Abstract

Resumen: En este artículo se presenta el modelado y análisis de un sistema de teloperación bilateral no lineal de n grados de libertad controlado por convergencia de estado. Se considera que el operador humano aplica una fuerza constante sobre el manipulador local mientras realiza la tarea. Además, la interacción entre el manipulador remoto y el entorno se considera pasiva. La comunicación entre el sitio local y remoto se realiza mediante un canal de comunicación con retardo de tiempo. El análisis presentado en este artículo considerada que éste es variable. En este artículo también se demuestra la estabilidad del sistema utilizando la teoría de Lyapunov-Krasovskii demostrándose que el esquema de control por convergencia de estado para el caso con retardo de tiempo variable asegura la estabilidad del sistema de teleoperación no lineal. También se muestra experimentalmente que, para el caso de protocolos de comunicación fiables, el esquema propuesto garantiza que se logra la coordinación posición local-remoto. Abstract: This article presents a novel control scheme for bilateral teleoperation of n degree-of-freedom (DOF) nonlinear robotic systems with time-varying communication delay.The bilateral control of the teleoperator system considers the case were the human operator applies a constant force on the local manipulator and when the interaction of the remote manipulator with the environment is considered passive.The stability analysis was performed using Lyapunov-Krasovskii functionals, and it showed that using a control scheme by state convergence for the cases with variant time delay resulted inasymptotically stable local and remote nonlinear teleoperation systems.The proposed control strategies are independent of parameter uncertainties in the robot models, the human operator and the remote environment.It is also shown that, in the case of reliable communication protocols, the proposed scheme guarantees that the local-remote position coordination is achieved.The experimental results are presented to show the effectiveness of the main results. Palabras clave: Teleoperación, estabilidad, Lyapunov- Krasovskii, control no lineal, retardo de tiempo, convergencia de estado., Keywords: Teleoperation, Stability, Lyapunov, Nonlinear Control, Time-Delay.