Estudio e implementación de controladores dinámicos de robots industriales en tiempo real

Abstract

El control de robots manipuladores tiene por objeto mejorar la calidad, productividad y funcionalidad de dichos sistemas industriales. Para ello, se hace necesario que el diseño de los métodos de control tengan en cuenta el carácter no lineal de la dinámica de estos sistemas. Por este motivo la presente tesis se centra en el control no lineal de sistemas robotizados, por lo tanto se aborda el modelado dinámico de robots y el desarrollo de controladores dinámicos así como su implementación en entornos de tiempo real. 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 y pares ideales. Este algoritmo está formulado de una forma recursiva logrando por ello un coste computacional lineal, que permite desarrollar aplicaciones de tiempo real. Además se tiene en cuenta que los algoritmos de resolución del modelo dinámico necesitan conocer de forma fiable los parámetros físicos del robot, por lo que se tienen que desarrollar procedimientos para poder utilizar un conjunto de parámetros base identificados tanto en el Problema Dinámico como a la hora de construir la ecuación del movimiento del robot. Por otra parte, a partir del modelo del robot se aborda el control dinámico de éste. Los controladores de movimiento desarrollados son controladores basados en el modelo del robot, es decir, aquellos que tienen en cuenta la descripción no lineal del sistema robotizado. De todos los posibles controladores de esta clase que existen, nos centramos en dos tipos, los controladores por dinámica inversa y los controladores basados en pasividad. Los primeros alcanzan el objetivo de seguimiento de trayectoria mediante la linealización por realimentación de la dinámica no lineal del robot. El segundo grupo modifica la energía mecánica del sistema con el fin de alcanzar el objetivo de control.