Controle Híbrido de Posição e Força baseado em Passividade de um Manipulador Robótico com aplicação em Exames de Ultrassonografia

  • Nicolas Lizarralde Programa de Eng. Elétrica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro
  • Luciano Menegaldo Programa de Eng. Biomédica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro
  • Fernando Lizarralde Programa de Eng. Elétrica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro
Keywords: Robot Manipulator

Abstract

Neste trabalho é considerado o controle de um sistema de ultrassonografia robotizado para exames em pacientes. Para garantir o sucesso e segurança do exame é implementado um controle híbrido de posição/orientação e força baseado em passividade num manipulador robótico de seis juntas. O manipulador robótico utiliza um sensor de torque/força de 6 graus de liberade acoplado no efetuador do manipulador. O controle de posição/orientação foi baseado no modelo cinemático do manipulador. É proposta uma estratégia de controle híbrido para o desacoplamento entre o controle de posição/orientação e o controle de força. O controle de posição é do tipo proporcional mais feedforward considerando quaternions para representar a orientação. O controle de força considera uma estratégia de controle proporcional onde o ganho é ajustado conforme a variação de energia do sistema utilizando o TDPA (Time-Domain Passivity Approach) de forma a garantir a estabilidade do sistema. A tarefa a ser executada consiste na realização de um exame de ultrassom em que o sistema robótico , que tem o transdutor acoplado a seu efetuador, controla simultaneamente a posição e a força aplicada a um objeto em estudo. A estratégia de controle proposta foi simulada numericamente e implementada experimentalmente. Resultados experimentais são apresentados utilizando o manipulador Aubo i5 (AUBO Robotics), e implementando o controle proposto utilizando ROS (Robot Operating System). Os resultados de simulação e experimentais ilustram o desempenho do sistema e a viabilidade deste tipo de aplicação.
Published
2021-10-20
Section
Articles