Modelado y control por torque computado de un robot serial de 3 gdl utilizando algoritmos de evolución diferencial

“MODELADO Y CONTROL POR TORQUE COMPUTADO DE UN ROBOT SERIAL DE 3 GDL UTILIZANDO ALGORITMOS DE EVOLUCIÓN DIFERENCIAL”
AUTOR Ochoa Espinoza, Jhul César RESUMEN Uno de los principales problemas en el control de robots manipuladores es el lograr que el efector final siga una trayectoria deseada. Existen muchos textos que tratan sobre dicho control, sin embargo es poca la información detallada queexiste sobre la implementación o simulación del mismo. En el presente trabajo se realiza el modelado geométrico y dinámico de un robot modelo SCORBOT. Luego se simula el control de seguimiento de trayectoria del robot por torque computado. Enseguida se afinan los parámetros mediante evolución diferencial. Finalmente se agregan motores DC al sistema modelado para acercar más la simulación a larealidad. El modelo dinámico es validado mediante la generación automática de un modelo del robot haciendo uso del software SimMechanics de Matlab. Los resultados muestran que la estrategia de control realizada tiene un desempeño aceptable debido a que sigue la trayectoria deseada de manera muy aproximada con niveles relativamente bajos de torque requeridos. Así como es posible observar el procedimientocompleto a realizar para resolver este tipo de problemas. Palabras clave: Modelado dinámico, robot 3 GDL, torque computado, evolución diferencial, SimMechanics, motor DC, SCORBOT. ABSTRACT One of the main problems in robot manipulators control is to make the end effector to follow a desired trajectory. There are many texts dealing with such control, however there is little detailed informationabout the implementation or simulation thereof. In the present work the geometric and dynamic modeling of a SCORBOT robot. Then simulates the computed torque trajectory control. Then the parameters are tuned using differential evolution. Finally DC motors are added to the system to make the simulation closer to reallity. The dynamic model is validated through the automatic generation of robot modelusing Matlab SimMechanics software. The results show that the control strategy has made an acceptable performance because it follows the desired trajectory very rough with relatively low levels of torque required. Just as it is possible to observe the entire procedure to be done to solve this kind of problems. Key words: Dynamics modeling, 3 DOF robot, computed torque, differential evolution,SimMechanics, DC motor, SCORBOT. INTRODUCCION El control de robots manipuladores es un área madura dentro del control de sistemas dinámicos, sin embargo son pocos los documentos que nos muestran cómo desarrollar el mismo. En el presente documento se desarrolla el modelado cinemático y dinámico de los primeros tres grados de libertad (GDL) de un robot SCORBOT, y el control por torque

computado delmismo. En primer lugar se presenta al robot con sus características estructurales. Enseguida se realizan el modelado geométrico y dinámico del robot. Luego se lleva a cabo el control por torque computado para una trayectoria determinada. Después se afinan los parámetros del controlador mediante evolución diferencial. Por último se añade al sistema motores para hacer “más real” la simulación y semuestran los resultados obtenidos junto a las conclusiones del presente trabajo. ROBOT SCORBOT DE 3GDL El robot mostrado en la Fig.1. es un robot modelo Scorbot de 3GDL, el modelo de este robot fue realizado en SolidWorks, el robot ha sido modelado enteramente en Alumino. En la Fig.2. se tiene el modelo esquemático del robot.

El robot mostrado en la Fig.1. es un robot modelo Scorbot de 3GDL, elmodelo de este robot fue realizado en SolidWorks, el robot ha sido modelado enteramente en Alumino. En la Fig.2. se tiene el modelo esquemático del robot. Los parámetros estructurales del robot se muestran a continuación:

Donde: Fig.1. Modelo CAD del SCORBOT 3GDL mi : Masa del i-ésimo eslabón. li : Longitud del i-ésimo eslabón. lci : Distancia del centro de giro al centro de masa del i-ésimo...