Interfaz háptica para la teleoperación asistida de martillos de impacto basado en seguimiento de trayectorias y evasión de colisiones

Abstract

La presente memoria se enfoca en el desarrollo de una interfaz háptica para la teleoperación asistida de martillos de impacto en minería subterránea, con el objetivo de mejorar la seguridad, eficiencia y precisión en la operación remota de esta maquinaria. La teleoperación de martillos de impacto es una tarea compleja que presenta diversos desafíos, como la latencia en la transmisión de video, la dificultad en la percepción de profundidad en la visualización por medio de cámaras y la dificultad inherente del control hidráulico de estos sistemas. Para abordar estos problemas, se implementó un sistema de evasión de colisiones y teleoperación asistida mediante el uso de retroalimentación háptica.

El sistema propuesto hace uso de un dispositivo háptico Brunner CLS que se encarga de entregar al usuario u operador, la retroalimentación de fuerzas que asiste la teleoperación y le permite evitar obstáculos. Esto se realiza por medio de un modelo de fuerzas virtuales generadas a partir de la proximidad del martillo de impacto a los obstáculos en el entorno, generando fuerzas hápticas que guían intuitivamente al operador y previenen colisiones.

Para validar el desempeño del sistema, se llevaron a cabo experimentos en entornos de simulación y realidad aumentada. Se evaluaron métricas clave, como la precisión en el posicionamiento del martillo, el tiempo de ejecución de las tareas y la distancia recorrida por el efector final. Los resultados obtenidos indican que el uso de la retroalimentación háptica logra mejorar la seguridad y eficiencia de la teleoperación del martillo de impacto, permitiendo a los operadores, incluso con poca experiencia, completar las tareas en menor tiempo y con menor riesgo de colisiones. Asimismo, el sistema demostró ser adaptable a diferentes condiciones operativas y configuraciones de obstáculos.

Estos hallazgos sugieren que la implementación de interfaces hápticas en la teleoperación de maquinaria industrial representa una estrategia efectiva para optimizar la teleoperación de maquinaria en entornos de alto riesgo, mejorando la seguridad laboral y la eficiencia operativa. A futuro, se propone extender la investigación hacia la integración de métodos mas precisos para el calculo de la fuerza háptica y un método mas sofisticado de guía asistida basado en trayectorias previamente calculadas.