Control remoto de un brazo robótico utilizando Realidad Virtual

Abstract

[EN] We live in an age of great advancements in technology, especially noticeable in fields like Virtual Reality, robotics, and remote control. These advancements have made possible the adoption of systems based on these technologies by an increasing number of companies. This creates a cycle in which the interest and research on these technologies increases, leading to even more companies adopting them. The aim of this thesis was to explore the limits of the current state of these fields by developing a combined system that allows a user to control a robotic arm remotely through a VR application. This paper describes the history, the application in industry and current state of the art on the fields of remotely controlled systems, Virtual Reality, and robotics, putting attention to the important aspects of human-machine interaction and user experience. It also describes in detail the requirements, implementation, and testing of the different parts of a system that allows controlling a robotic arm through a VR application from any place with internet connection. Given that the mediating servers used in this thesis are flexible, they could be used for remotely controlling other robots. Therefore, this paper could be used a starting point or template of future developments in these fields. This work has been commissioned by the Futuristic Interactive Technologies research group of Turku University of Applied Sciences and is a part of ARPA project (Applied Research Platform for Autonomous Systems) funded by Finnish Ministry of Education and Culture.

[ES] Desde la antigüedad, la humanidad ha estado fascinada por las máquinas autónomas. A lo largo de los siglos se han construido un gran número de estas máquinas capaces de realizar tareas cada vez más complejas. Hoy en día, a estas máquinas las llamamos robots, y las podemos encontrar en casi todos los ámbitos de nuestras vidas. La creciente popularidad de la automatización en los últimos años ha llevado a muchas fábricas a crear robots capaces de reemplazar el trabajo humano. Si agregamos la conveniencia de las máquinas operadas de forma remota a la ecuación, obtenemos robots móviles que pueden mejorar la capacidad de un trabajador durante la ejecución de un trabajo complejo en un entorno remoto. Para poder interactuar con estas máquinas, necesitamos una interfaz hombre-máquina (HMI), y ahí es donde entra en juego la realidad virtual (VR). Debido a los costos reducidos del hardware en la actualidad y la mayor visibilidad de la tecnología, la Realidad Virtual (VR) se usa actualmente en ámbitos como la educación, el ejército, la fabricación, a menudo se aplica a la capacitación, la restauración, la instrucción o el proceso de fabricación. Además, al evitar las limitaciones de tiempo y ubicación, su uso reduce los costos y el riesgo de daños tanto para las personas como para las máquinas. Otra ventaja importante del uso de la realidad virtual es que permite a los desarrolladores crear una experiencia mucho más inmersiva e intuitiva para el usuario que cualquier otra interfaz convencional, por lo que parece una buena idea usar la realidad virtual en interfaces hombre-máquina. En este trabajo, describiremos el desarrollo de una solución de realidad virtual para monitorear el comportamiento de un brazo robótico y poder tomar el control total de él de forma remota. El usuario controlará un gemelo virtual del brazo robótico que se conectará de forma remota al real, siguiendo sus movimientos exactos. La tecnología utilizada en este proyecto es: - Unidad para codificar la aplicación - Oculus Quest como los auriculares utilizados para probar la aplicación - Brazo robótico Tinkerkit Braccio, para ser controlado por la aplicación - Arduino MEGA 2560 a control de brazo robótico - Raspberry pi para controlar una cámara de video para monitorear el brazo robótico - Node js para crear una conexión entre Raspberry pi y Oculus. - AWS y Heroku como hosts en línea para los servidores utilizados (servidor NGINX de transmisión y servidor Websocket) Este trabajo ha sido encargado por el grupo de investigación Futuristic Interactive Technologies de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Turku y es parte del proyecto ARPA (Plataforma de Investigación Aplicada para Sistemas Autónomos) financiado por el Ministerio de Educación y Cultura de Finlandia.