Telerrobótica

La telerrobótica es el área de la robótica que se ocupa del control remoto de robots semiautónomos, principalmente mediante televisión , redes inalámbricas (como Wi-Fi , Bluetooth y la Red del Espacio Profundo ) o conexiones por cable. Es una combinación de dos subcampos principales: la teleoperación y la telepresencia .

La teleoperación indica el funcionamiento de una máquina a distancia. Su significado es similar al de "control remoto", pero se suele encontrar en entornos de investigación, académicos y técnicos. Se asocia comúnmente con la robótica y los robots móviles, pero puede aplicarse a una amplia gama de circunstancias en las que una persona opera un dispositivo o máquina a distancia. ^{[ 1 ]}

La teleoperación es el término más común, utilizado tanto en la investigación como en la comunidad técnica, para referirse a la operación a distancia. Esto se contrapone a la " telepresencia ", que se refiere al subconjunto de sistemas telerrobóticos configurados con una interfaz inmersiva, de modo que el operador se siente presente en el entorno remoto, proyectando su presencia a través del robot remoto. Uno de los primeros sistemas de telepresencia que permitió a los operadores sentirse presentes en un entorno remoto a través de todos los sentidos primarios (vista, oído y tacto) fue el sistema Virtual Fixtures, desarrollado en los Laboratorios de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos a principios de la década de 1990. El sistema permitía a los operadores realizar tareas de destreza (insertar clavijas en agujeros) de forma remota, de modo que el operador sentía que estaba insertando las clavijas cuando, en realidad, era un robot el que realizaba la tarea a distancia. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

Un telemanipulador (o teleoperador ) es un dispositivo controlado remotamente por un operador humano. En casos sencillos, las órdenes del operador se corresponden directamente con las acciones del dispositivo controlado, como en un avión modelo radiocontrolado o un vehículo de inmersión profunda con cable. Cuando los retrasos en las comunicaciones dificultan el control directo (como en un vehículo explorador planetario remoto), o cuando se desea reducir la carga de trabajo del operador (como en un avión espía o de ataque controlado remotamente), el dispositivo no se controla directamente, sino que se le ordena seguir una trayectoria predefinida. Con niveles de sofisticación crecientes, el dispositivo puede operar de forma relativamente independiente en aspectos como la evasión de obstáculos, también común en vehículos exploradores planetarios.

Los dispositivos diseñados para permitir al operador controlar un robot a distancia se denominan a veces robótica telecarica.

Dos componentes principales de la telerrobótica y la telepresencia son las aplicaciones visuales y de control. Una cámara remota proporciona una representación visual de la vista del robot. Colocar la cámara robótica en una perspectiva que permita un control intuitivo es una técnica reciente que, si bien se basa en la ciencia ficción ( el cuento de Robert A. Heinlein de 1942, " Waldo "), no ha tenido mucho éxito, ya que la velocidad, la resolución y el ancho de banda solo recientemente han sido suficientes para controlar la cámara del robot de manera efectiva. Mediante un dispositivo de visualización montado en la cabeza , el control de la cámara se puede facilitar mediante el seguimiento de la cabeza, como se muestra en la figura siguiente.

Esto solo funciona si el usuario se siente cómodo con la latencia del sistema, el retraso en la respuesta a los movimientos y la representación visual. Problemas como una resolución inadecuada, la latencia de la imagen de vídeo, el retraso en el procesamiento mecánico y computacional del movimiento y la respuesta, y la distorsión óptica debida a la lente de la cámara y las lentes de la pantalla montada en la cabeza, pueden provocar en el usuario el síndrome del simulador , que se agrava por la falta de estimulación vestibular con representación visual del movimiento.

La falta de coincidencia entre los movimientos de los usuarios, como errores de registro, retraso en la respuesta al movimiento debido a un filtrado excesivo, resolución inadecuada para movimientos pequeños y velocidad lenta, pueden contribuir a estos problemas.

La misma tecnología puede controlar el robot, pero entonces los problemas de coordinación ojo-mano se vuelven aún más generalizados en todo el sistema, y ​​la tensión o frustración del usuario pueden dificultar su uso.

La tendencia en la construcción de robots ha sido minimizar los grados de libertad, ya que esto reduce los problemas de control. Las recientes mejoras en la informática han desplazado el énfasis hacia un mayor número de grados de libertad, lo que permite la creación de dispositivos robóticos que parecen más inteligentes y con movimientos más humanos. Esto también posibilita una teleoperación más directa, ya que el usuario puede controlar el robot con sus propios movimientos . ^{[ 5 ]}

Una interfaz telerrobótica puede ser tan simple como una interfaz MMK (monitor, ratón y teclado) común. Si bien no ofrece una experiencia inmersiva, es económica. Los sistemas telerrobóticos que utilizan conexión a internet suelen ser de este tipo. Una modificación valiosa para la interfaz MMK es el uso de un joystick, que proporciona un sistema de navegación más intuitivo para el movimiento planar del robot.

Los sistemas de telepresencia especializados utilizan una pantalla montada en la cabeza con visualización para uno o dos ojos, y una interfaz ergonómicamente adaptada con joystick y controles relacionados de botones, deslizadores y gatillos.

Otras interfaces combinan interfaces de realidad virtual totalmente inmersivas con vídeo en tiempo real en lugar de imágenes generadas por ordenador. ^{[ 6 ]} Otro ejemplo sería utilizar una cinta de correr omnidireccional con un sistema de visualización inmersivo para que el robot sea impulsado por la persona que camina o corre. Las modificaciones adicionales pueden incluir visualizaciones de datos combinados, como imágenes térmicas infrarrojas, evaluación de amenazas en tiempo real o esquemas de dispositivos.

• Tecnología astrobótica
• Dragon Runner , un robot militar construido para el combate urbano.
• Lunokhod
• Robot médico
• Robot militar
• Vehículo teledirigido
• Manipulador remoto
• Brazo robótico
• Robonauta
• Dispositivo inteligente
• Rover Spirit
• Robot quitanieves
• Telerobot de la UWA

• Bibliografía sobre telerrobótica y telepistemología recopilada por Ken Goldberg para Leonardo/ISAST.
• Artículo de John Markoff en The New York Times, 4 de septiembre de 2010, titulado "El jefe es robótico y te pisa los talones".