Estimación de parámetros dinámicos en robots manipuladores

Abstract

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 l