Este equipo, creado recientemente y formado por ocho investigadores, tiene como una de sus líneas de investigación el mejorar el comportamiento del robot manipulador cuando éste ha de interaccionar con un entorno parcialmente conocido.

Su contribución principal radica en el desarrollo de distintas estrategias de integración sensorial que, al fusionar la información de diferentes sensores, como la fuerza de aceleración y de posición, permiten obtener una estimación adecuada de las fuerzas y pares de contacto ejercidas por el manipulador. El beneficio fundamental de este desarrollo está en la mejora del comportamiento del brazo robot cuando ha de realizar tareas más complejas como son aquéllas en las que se ha de controlar la fuerza que ejerce la herramienta a un entorno no estructurado (por ejemplo el pulido de una superficie no predefinida).

Robots manipuladores y móviles

El grupo trabaja principalmente en dos líneas de investigación básicas: control de robots manipuladores y control de robots móviles. En el primer caso, que corresponden a aquellos robots que más se usan en la industria, trabajan principalmente en la mejora del rendimiento del control de los brazos robots que realizan movimientos restringidos, principalmente para aquellas tareas que exigen la utilización de herramientas pesadas.

Para conseguir esta mejora han utilizado técnicas de fusión sensorial que integran la información de diversos sensores: fuerza, aceleración y posición, con el objetivo de obtener una estimación adecuada de las fuerzas y pares de contacto ejercidas por un manipulador. Hasta este momento, en la bibliografía se utilizaba exclusivamente un único sensor de fuerza para determinar estas fuerzas y pares; sin embargo, esto implicaba un gran inconveniente: la medida de fuerza y par estaba falseada por las perturbaciones producidas por las fuerzas de inercia y de gravedad. También el equipo de científicos ha desarrollado una serie de procedimientos de auto-calibración que permiten implementar de forma sencilla el nuevo estimador en plataformas robóticas industriales con unas características de control adecuadas.

Este estudio ha dado lugar a una línea de trabajo fundamental en el grupo, que ha tendo como resultado la obtención de la tesis doctoral titulada Fusión sensorial de fuerza, aceleración y posición para el control de movimiento restringido de robots (Sensor Fusion of Force, Acceleration and Position for Compliant Robot Motion Control), realizada por Javier Gámez García. Esta tesis, que obtuvo mención europea, estuvo codirigida por los doctores Juan Gómez Ortega y Rolf Johasson (Dpto. de Control Automático, Lund, Suecia). Además, ha dado lugar a la patente Virtual Sensor For Estimating the Contact Force and Torque Exerted by a Robot Manipulator to its environment, por la que ya se han interesado empresas internacionales.

En esta misma línea de investigación se está empezando a aplicar técnicas de control predictivo basadas en modelos al problema del control de fuerza en robots manipuladores. El objetivo es evaluar las mejoras que pueden aportar la predicción al control de fuerza en sus distintas fases: espacio libre, espacio restringido, y durante la fase de transición. En este sentido, el equipo del profesor Ortega acaba de solicitar un nuevo proyecto que permita financiar esta investigación.

Así mismo, también van a usar en esta línea de estudio el control Hamiltoniano, que pretendería el control de robot manipulador aplicando técnicas de moldeo de energía. Por otro lado, y dentro del marco de una nueva tesis doctoral, se están aplicando técnicas de control predictivo a robots móviles con la idea de mejorar el comportamiento de éstos en entornos no estructurados.

Aplicaciones

La robótica se podría clasificar en dos grandes grupos: la industrial y la de servicios. Aunque el trabajo realizado por el GRAV tiene su aplicación inmediata en el primero de ellos, también sería aplicable a la robótica de servicios, puesto que es necesario desarrollar un correcto modelado de la interacción robot-entorno. Particularmente, para el caso de los robots de servicios que requieran un contacto con el exterior, existe un amplio espectro de posibles aplicaciones en las que se utilizasen las estrategias de fusión sensorial desarrolladas por el equipo. En este sentido, según asegura el investigador principal, “el futuro de la robótica está en la robótica de servicios, en la que los robots realizan tareas en entornos convencionales (no estructurados), y donde la aplicabilidad de los sensores es infinita”.

Proyectos en los que han participado

Existen básicamente dos tipos de proyectos en los que ha participado el GRAV: aquellos financiados mediante convocatorias públicas, y aquellos dedicados a investigación orientada, conocidos como proyectos de transferencia de tecnología, y que son financiados de forma privada.

Desde el momento que se inició la actividad de este grupo de científicos de la Universidad de Jaén en el año 2002, éste ha participado en tres proyectos financiados públicamente. El primero de ellos, el proyecto CONPOS (Control de precisión en sistemas de posicionamiento), se realizó en el período 2002-2004 y fue coordinado con la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla. El segundo, el proyecto COFRIIS (Control de fuerza en Robots manipuladores con Integración Sensorial), acaba de concluir en 2007. Ambos proyectos han sido financiados por el Ministerio de Educación y Ciencia. Finalmente, el tercer proyecto fue financiado por el Instituto de Estudios Jienenses y trataba sobre la aplicación de técnicas de control avanzadas para el ahorro energético en edificios.

En cuanto a los proyectos de Transferencia de Tecnología, el GRAV ha participado en nueve proyectos con empresas, consiguiendo una financiación superior a los 500.000 euros. Todos ellos se han realizado con empresas del entorno económico-social de la provincia como: VALEO, CANO MARCHAL EUROPA S.L., TWO TOTEST, ALVIC (Masco Mobiliario), DRD Technologies. Además, han colaborado con los tres centros tecnológicos jiennenses: INNOVARCILLA, en el sector de la arcilla, CITOLIVA, en el del aceite de oliva, y por último en ANDALTEC, dirigido al sector del plástico.

También han colaborado con grupos de investigación nacionales, sobre todo de la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla, y con internacionales, especialmente con el Grupo de Robótica del Departamento de Control Automático de la Universidad de Lund (Suecia), con el que se han obtenido publicaciones internacionales de máximo nivel.

Por último, este equipo se distingue por mantener una estrecha relación con el sistema productivo del aceite de oliva. De hecho, en breve contará con un nuevo laboratorio de automatización y control de procesos en el Parque Científico-Tecnológico del Aceite de Oliva y del Olivar GEOLIT, participando en el apartado de UNICA, lugar donde va a estar presente la Universidad de Jaén. Incluso pretenden, en un futuro, introducir la automática en la olivicultura a través de vehículos autónomos diseñados especialmente para entornos olivareros.

Más información:

Juan Gómez Ortega
Escuela Politécnica Superior de Jaén
Dpt. de Ingeniería Electrónica y Automática

Email: juango@ujaen.es