Modelado cinemático y control de robots móviles con ruedas

Abstract

La presente tesis doctoral aborda el modelado cinemático y control de robots móviles con ruedas. En concreto se profundiza en los siguientes temas:

- Se plantea el modelado de una rueda genérica que incluye todos los tipos comunes: fija, orientable centrada, orientable descentrada (castor) y sueca (también denominada universal, Mecanum ó Ilon).

- Se describe un procedimiento eficiente para generar modelos cinemáticos, basado en el concepto de espacio nulo, el cual se aplica posteriormente a un gran número de tipos de robots móviles. Todos estos modelos son caracterizados en cuanto a su precisión o transmisión de errores (isotropía).

- Se deduce un novedoso planteamiento geométrico que establece la singularidad de cualquier modelo cinemático de cualquier robot con ruedas. Este planteamiento se aplica a todos los tipos de robots anteriores.

- Se desarrolla el modelado dinámico del robot para, a través de tres sucesivas aproximaciones y de la caracterización de las fricciones en las ruedas, llegar a un modelado cinemático con deslizamiento.

- Se plantea un esquema de control del robot con tres bucles de control anidados (dinámico, cinemático y de planificación) que es conceptualmente similar a los empleados en robots manipuladores. En particular se profundiza en el bucle cinemático de nivel medio e indirectamente en el de planificación, al caracterizar las referencias que puede seguir cada tipo de robot sin error.

- Se presentan experiencias de comprobación de los algoritmos de modelado con deslizamiento y de control del robot, realizadas sobre una plataforma eléctrica industrial (carretilla industrial).

- Finalmente se desarrollan dos soluciones para las aplicaciones de aparcamiento en paralelo, con pre-planificación y caracterización geométrica, y de seguimiento de línea por visión.