Resumen
La identificación de los parámetros dinámicos que constituyen el modelo
dinámico de un robot manipulador tiene por objeto la estimación de valores precisos de
dichos parámetros a partir de medidas experimentales del movimiento del robot, siendo
éste el único procedimiento práctico que permite la obtención de valores fiables de los
mismos cuando el sistema mecánico presenta una mínima complejidad. La importancia
de la identificación de parámetros dinámicos se manifiesta especialmente tanto en
aplicaciones de control por dinámica inversa como en simulación dinámica. En esta tesis,
se aborda la identificación de parámetros dinámicos, tanto desde el punto de vista teórico
como experimental, en robots manipuladores con configuración de cadena cinemática
abierta.
Por una parte, se desarrolla el modelo dinámico de un robot manipulador a partir
de las ecuaciones de la dinámica de acuerdo al formalismo de Gibbs-Appell. Para ello, se
asume el robot constituido por barras rígidas, modelándose independientemente el
comportamiento dinámico de los actuadores. Se consideran asimismo algunos modelos
de fricción lineales con respecto a sus coeficientes con objeto de modelar los fenómenos
de fricción en los nudos. Posteriormente, las ecuaciones que constituyen dicho modelo
dinámico son reescritas de forma lineal respecto a los parámetros dinámicos a identificar
y en forma matricial, a fin de permitir la posterior aplicación de técnicas numéricas tanto
de análisis y reducción como de resolución del sistema de ecuaciones así constituido.
Por otra parte, se tratan algunos aspectos fundamentales de la identificación de
parámetros dinámicos tanto a nivel teórico como práctico. Así, se aborda la generación de
trayectorias optimizadas, recurriéndose a la parametrización de las mismas mediante
series finitas de Fourier, lo cual permite beneficiarse del carácter periódico de éstas.
Asimismo, se propone un procedimiento para la resolución del sistema de ecuaciones
mediante el cual se asegura la factibilidad física de los parámetros dinámicos
identificados. Dicho procedimiento se basa en la aplicación de técnicas de optimización
no lineal con restricciones no lineales.
Finalmente, se plantean dos métodos de identificación: el primero de ellos de
acuerdo al esquema de identificación directo, siendo el segundo una combinación entre
los esquemas de identificación directo e indirecto.
Tanto el modelo dinámico del robot manipulador como los distintos métodos de
identificación propuestos a lo largo de la tesis son validados mediante su aplicación
experimetal a la identificación de los parámetros dinámicos de un robot manipulador
industrial PUMA 560 dotado de una arquitectura de control abierta. Los resultados
obtenidos permiten extraer algunas conclusiones respecto a la implementación práctica de
los mismos.