Robust human-robot collaboration for polishing tasks in the automotive industry

Abstract

[ES] La presente tesis aborda la Interacción Humano-Robot para tareas industriales de tratamiento superficial, con el objetivo de obtener una verdadera sinergia entre el operador humano y el sistema robotizado, así como un funcionamiento robusto. En concreto, la tesis establece las bases sobre las cuales un robot con asistencia por teleoperación o autónomamente interacciona con los humanos y con los otros robots en la zona de trabajo. Las propuestas se validan mediante experimentación real utilizando hasta dos robots manipuladores 6R y 7R respectivamente. Las principales contribuciones son: - Asistencia robótica para el lijado industrial con aproximación suave a la superficie y restricciones de límite - Control de robots bimanuales usando teleoperación asistida para tareas de tratamiento superficial - Interfaz basada en Realidad Aumentada para la teleoperación de robots bimanuales La aplicación de técnicas de Control en Modo Deslizante (SMC, por sussiglas en inglés) tanto convencional como no convencional y una arquitectura de control basada en prioridades son las herramientas clave para el desarrollo de estas contribuciones.

[CA] La present tesi aborda la Interacció Humà-Robot per a tasques industrials de tractament de superfícies, amb l'objectiu d'obtindre una veritable sinergia entre l'operador humà i el sistema robotitzat, així com un funcionament robust. En concret, la tesi estableix les bases sobre les quals un robot amb assistència per teleoperació o autònomament interacciona amb els humans i amb els altres robots a la zona de treball. Les propostes es validen mitjançant experimentació real utilitzant fins a dos robots manipuladors 6R i 7R, respectivament. Les principals contribucions són: - Assistència robòtica per al poliment industrial amb aproximació suau a la superfície i restriccions de límit - Control de robots bimanuals emprant teleoperació assistida per a tasques de tractament superficial - Intefaç basada en Realitat Augmentada per a la teleoperació de robots bimanuals L'aplicació de tècniques de Control en Mode Lliscant (SMC, per les seues sigles en anglés)tant convencional com no convencional i una arquitectura de control basada en prioritats són les eines clau pel desenvolupament d'aquestes contribucions.

[EN] The present thesis work addresses Human-Robot Interaction for industrial surface treatment tasks, aiming to attain a true synergy between the human operator and the robot system, as well as a robust performance. Specifically, this thesis establishes the basis on which a robot, either assisted by teleoperation or working autonomously, interacts with humans and with other robots in its working area. These proposals are validated through real experimentation using up to two robot manipulators, 6R and 7R respectively. The main contributions are: - Robotic assistance for industrial sanding with a smooth approach to the surface and boundary constraints - Bimanual robot control using assisted teleoperation for surface treatment tasks - Augmented reality-based interface for bimanual robot teleoperation The appliance of conventional and non-conventional Sliding Mode Control (SMC) techniques and a priority-based control architecture are the fundamental tools for the development of these contributions.