Implementació del control d'alt nivell per a la caminada activa d'un robot bípede

Abstract

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (9209)

[CA] L'estudi de la locomoció bípeda de robots tracta d'assolir la generació de moviments semblants als que realitza l'ésser humà en la seua caminada, per aplicar-los a robots de morfologia humana amb la combinació de les articulacions necessàries. En el present projecte es desenvolupa el disseny d'un algoritme de control per a la caminada d'un robot bípede dissenyat i construït al laboratori de robòtica de la Universidad de Chile. La tècnica emprada per al disseny de l'algoritme es basa en els principis de la caminada passiva i en el treball realitzat pel personal investigador de dita universitat. En primer lloc, s'han analitzat les característiques qualitatives i cinemàtiques de la caminada humana, ja que ens serveixen com a model a imitar pel nostre robot i ens donen una idea de la complexitat d'aquest tipus de moviments. A continuació, hem realitzat un estudi sobre les tècniques de locomoció de robots bípedes més rellevants que existeixen en l'actualitat, i com es generen els algoritmes de control necessaris per implementar-les. Així, hem pogut comprendre els avantatges de cadascuna d'elles i ens han servit d'inspiració per a la generació del nostre propi algoritme de control. Abans, però, de començar a dissenyar el nostre algoritme, cal conèixer la morfologia del robot bípede que es controlarà: aquest, ha estat dissenyat i construït amb unes característiques determinades quant a distribució d'articulacions i masses, que li atribueixen un comportament dinàmic que cal analitzar. A més compta amb actuadors i sensors de diferents tipus que hem hagut de conèixer per dissenyar l'algoritme de control adequat. A banda d'això, s'han efectuat una sèrie de càlculs i simulacions sobre el model dinàmic del nostre robot que ens han permés conèixer les trajectòries de les articulacions i les forces i moments que hi actuen. Això ens ha permés dissenyar diferents algoritmes que implementen estratègies de control variades, totes elles basades en la informació obtinguda de dites simulacions. Existeixen diferents nivells de control en el robot: els controladors (reguladors) de cada articulació, i el control d'alt nivell que actua com a òrgan de govern central del robot. La implementació del control d'alt nivell ha estat la tasca principal del projectista, tot i que ambdós nivells requereixen estar fortament comunicats, fet que ens ha conduit al disseny i implementació de les eines de comunicació necessàries. De la combinació de tots aquestos coneixements, s'han generat tres versions diferents del controlador d'alt nivell, que implementen tres estratègies de control diferents. Els resultats obtinguts són satisfactoris, tal com ho demostren les proves realitzades sobre un prototip del robot.