Antecedentes y Objeto:
En la actualidad, el uso de manipuladores roboticos se extiende a multitud de aplicaciones, desde entornos industriales, hasta aplicaciones médicas, pasando por la industria del entretenimiento o ayuda en el cuidado de personas mayores. Sin embargo, la mayoría de estas aplicaciones intentan minimizar el contacto físico de los robots con el entorno, especialmente si existe la posibilidad de interactuar físicamente con personas. En este sentido, los contactos se consideran colisiones no deseadas y, en la mayoría de los casos, cuando el robot detecta un contacto, se para. Ésto resulta ineficiente desde el punto de vista de las tareas que pueden realizar estos robots. Por otro lado, si la tendencia es que en los próximos años sea más y más común ver robots coexistiendo con las personas, será necesario el desarrollo de tecnologías, algoritmos y estrategias que les permitan interactuar físicamente con el entorno y con las personas de forma segura y eficiente, es decir, sin pararse ante contactos, si no adaptándose a ellos o incluso usándolos para el beneficio de la tarea. Este problema se puede abordar desde distintos frentes. Por simplificar, un conjunto de líneas de investigación se centran en el hardware, desarrollando sistemas robóticos flexibles, ligeros o blandos; otros, se cnetran en el software, desarrollando sistemas de control adaptativos que permitan a manipuladores robóticos tradicionales adaptarse a los contactos con el entorno de forma segura. La mayoría de estos sistemas se han llevado a cabo para brazos manipuladores de cadena abierta fijos, o en manipuladores móviles. Sin embargo su uso en manipuladores aéreos permanece prácticamente inexplorado. El motivo principal reside en que las fuerzas que se ejercen sobre un manipulador montado en un dron pueden provocar inestabilidades en el propio dron. El desarrollo de manipuladores aéreos que puedan interactuar físicamente y de forma segura y estable con el entorno es aún un desafío para el que la ciencia aún tiene que encontrar una solución válida. Este es un problema muy extenso y complejo como para ser tratado en un TFG en su totalidad. Así, aunque este proyecto se centra en el desarrollo de sistemas de control adaptativos para manipuladores aéreos y no pierde de vista el problema gloibal, pone su foco en la implementación de estos controladores para un manipulador paralelo ligero de tres grados de libertad. Este manipulador ha sido desarrollado por investigadores del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática y ha sido montado y probado en un dron de grandes dimensiones. El objetivo final sería el uso del manipulador aéreo en tareas de búsqueda y rescate, existiendo el requerimiento de interactuar con el entorno o, incluso, con víctimas. Sin embargo, actualmente el manipulador, aunque diseñado para ello a nivel hardware, no dispone de un sistema de control adaptativo que le permita interactuar físicamente con el entorno. El objetivo de este TFG será, por tanto, la implementación de un controlador adaptativo para este manipulador, inlcuyendo el desarrollo de un sistema sensorial que permita conocer las interacciones (fuerzas) y realizar experimentos para evaluar el comportamiento del controlador en diferentes condiciones.

Plan de Trabajo:
El proyecto seguirá el siguiente plan de trabajo: Documentación: Se llevarán a cabo investigaciones bibliográficas y análisis de soluciones existentes que utilicen controladores adaptativos en manipuladores. Se tiene previsto dedicar 10 horas a esta tarea.

Desarrollo del hardware para percepción de fuerzas e instrumentación: se trabajará en la construcción y diseño de un sensor de esfuerzos, colocado en el efector final del manipulador. Se llevará a cabo una solución basada en microcontrolador. que permita obtener las fuerzas de interacción en el efector final y mandárselas como entradas al controlador. Se prevé dedicar 60 horas.

Diseño de un controlador adaptativo. Diseño e implementación de un controlador adaptativo que tenga en cuenta las fuerzas aplicadas en el efector final, así como parámetros proprioceptivos del manipulador (posición y velocidades articulares y cartesianas), y a través los modelos cinemáticos del manipulador, genere la señal de control adecuada para los motores. Se prevé dedicar 130 horas.

Implementación y experimentación: Se llevarán a cabo experimentos con el objetivo de verificar la eficacia y la respuesta del controlador ante diversas condiciones. Se prevé dedicar 70 horas.

Escritura de la memoria y presentación: Esta parte consiste en la elaboración del documento técnico que se presentará al finalizar el trabajo. Contendrá todos los objetivos establecidos, los aspectos técnicos detallados de la solución desarollada y los experimentos y pruebas para evaluarla. Para esta tarea se pretende emplear 40 horas.

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