Implementación de una interfaz háptica en Unreal Engine y la estimación de velocidades para reducir vibraciones

Implementation of a haptic interface in Unreal Engine and the estimation of speeds to reduce vibrations

Erick Manuel López-Ortiz
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, MÉXICO

Antonio Maximiliano Hernández Salazar
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, MÉXICO

Irandi Gutierrez-Carmona
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, MÉXICO

Juan Gabino Díaz-Martínez
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, MÉXICO

Recibido 22-07-2023, aceptado 01-12-2023.

Resumen

Este trabajo aborda la implementación de una interfaz háptica en Unreal Engine en conjunto con un robot de un grado de libertad. Unreal Engine es un potente motor gratuito de renderizado y simulación en el que se desarrolló un gemelo digital capaz de interactuar con una plataforma física mediante una comunicación bidireccional de posición y torque para seguimiento de trayectoria y reflejo de fuerzas. Se condujeron diferentes experimentos para validar la integración tecnológica ante distintas condiciones de operación. El resultado fue una plataforma de bajo costo, con una sensación háptica aceptable, y un entorno digital para visualizar, analizar y comprender la tecnología de gemelos digitales y los desafíos que se enfrentan. Se validaron además distintas estrategias para estimar la velocidad y reducir significativamente las vibraciones en el sistema producto de retardos en la comunicación, pues estas afectan negativamente la precisión y la calidad de la interacción robótica.

Abstract

This work addresses the implementation of a haptic interface in Unreal Engine in conjunction with a one-degree-of-freedom robot. Unreal Engine is a powerful free rendering and simulation engine in which a digital twin was developed capable of interacting with a physical platform through bidirectional communication of position and torque for trajectory tracking and force reflection. Different experiments were conducted to validate the technological integration under different operating conditions. The result was a low-cost platform with an acceptable haptic feel and a digital environment to visualize, analyze, and understand digital twin technology and the challenges faced. Several different methods were also tested to figure out how fast and significantly to lower the system's vibrations caused by communication delays, which are bad for the accuracy and quality of the robotic interaction.

Palabras clave: interfaz háptica, derivadores, tiempos de muestreo, Unreal Engine, plataforma experimental.
Index terms: haptic interface, derivators, sampling times, Unreal Engine, experimental platform.

ISO 690 reference:
López-Ortiz, Erick Manuel ; Hernández Salazar, Antonio Maximiliano ; Gutierrez-Carmona, Irandi; Díaz-Martínez, Juan Gabino, 2023, Implementación de una interfaz háptica en Unreal Engine y la estimación de velocidades para reducir vibraciones, Científica, vol. 27, no. 2, ISSN 2594-2921, DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v27n2a08