Carelli_Control_moviles_09

Control de robots móviles

CONTROL DE ROBOTS MÓVILES
Ricardo Carelli
rcarelli@inaut.unsj.edu.ar
Instituto de Automática
Universidad Nacional de San Juan
Argentina

DISAM – UPM. Escuela de Ingenieros
g
Industriales
Madrid, 2009

Contenidos
• Contenido
• I. Introducción
• II. Robots con ruedas
1. Modelos e Identificación
2. Controles básicos (p
(postura, trayectoria,
y
caminos, evasión))
3.Compensación dinámica, control adaptable
4. Controles especiales: control en pasillos
5. Objetivos complejos: control híbrido
6 Control de manipuladores móviles
6.
7. Control coordinado (seguidor, colaborativo, formación)
8 SLAM
8.
9. Aplicaciones (robótica de asistencia, robótica agrícola)

Contenidos
• Contenido (cont.)
(cont )
• III. Control de robots aéreos
1 Modelos
2 Control basado en Lyapunov
3Control de dinámica inversa

I. INTRODUCCIÓN
ROBOTS MÓVILES

I INTRODUCCIÓN
I.

Introducción
Robótica

Mecánica

Electrónica

Robótica
Informática

Control

Introducción
Clasificación

Robots Manipuladores

Robótica

Robots Móviles

M i l d
Manipuladores
Móviles
Mó il

Introducción
Definiciones
Robótica:
Es la conexión inteligente
g
entre percepción
p
p
y acción (Brady,
(
y 1985).
)Manipuladores:
DRobot Institute of America: Un robot es un manipulador reprogramable
multifuncional
l if
i
l diseñado
di ñ d para mover materiales,
i l
piezas
i
o dispositivos
di
ii
especializados a través de movimientos programados variables para la
realización de una diversidad de tareas (Schlussel, 1985).
DJapón:
J ó Cualquier
C l i dispositivo
di
iti que reemplaza
l
ell trabajo
t b j humano
h
(Sosoka,1985).
Robot móvil:
D Cualquier robot que posee movilidad con respecto al medio
D Cualquier sistema el cual es:
móvil - todo el sistema se desplaza con respecto al ambiente.
autónomo - limitada interacción con el hombre.
inteligente - sensa y reacciona a su entorno.

Introducción
TAREAS ROBOTICAS

Robots Industriales

Robots de Servicios

Robots de
Entretenimientos

Introducción
Antecedenteshistóricos

Actual – Aplicaciones en servicios y
entretenimientos Microrobótica
entretenimientos.
Microrobótica.
Autonomía
’90 - Comienzan las investigaciones
en robots humanoides y aéreos
aéreos.

’80 - Comienzan las investigaciones en
vehículos autoguiados y robots con patas
1971 – Se desarrolló el robot Stanford.
1978 – Se desarrolló el robot PUMA
1961 – Se instaló el primer
robot industrial en GM.En las decadas de ’60
60 y ’70
70 se
realizan investigaciones en robot con
sensores externos.

1954 – Devol diseña el
primer robot programable.
1947 – Primer teleoperador
con actuadores eléctricos.

Introducción
Imitación de
Humanos y
Animales

Manufactura,
Paletizado
Paletizado,
Agricultura, etc

Aplicaciones
Prácticas

Aplicaciones
Industriales
Aplicaciones
Espaciales
Servicios
InsectosAplicaciones
Médicas
Humanoides

Introducción
Estadísticas

Robots industriales

Introducción
Estadísticas

Robots de servicios

II.1 MODELOS E IDENTIFICACIÓN
ROBOTS MÓVILES

II ROBOTS CON RUEDAS
II.
1. Modelos e Identificación

Estructuras cinemáticas
Estructuras

Robots comerciales y experim.
p
Robots comerciales y experimentales

RoboMow
cegadora
autónoma

Robot militar
autónomo
Aspiradorarobotizada

Robots comerciales y experim.
p
Robots comerciales y experimentales

Visita virtual a museo

Minihelicóptero autónomo

Robots comerciales y experim.
p
Robots comerciales y experimentales

Estacionamiento urbano

Darpa Urban Challenge

Robots comerciales y experim.
p
Robots comerciales y experimentales

Humanoide QRIO - Sony

RoboCup Humanoides

Modelos
• Modelos
• Modelo cinemáticoRobot tipo uniciclo

x& = u cos ψ
y& = u sin ψ
ψ& = ω
Estados: x, y , ψ
Entradas:

u, ω

Restricción no holonómica:

y& cosψ − x&senψ = 0 (velocidad restringida

en la dirección transversal del robot).

Modelos
• Modelo
M d l dinámico
di á i

Estados

X = [x

Entradas μ = [F

0 ⎤
⎡ x& ⎤ ⎡u cos ψ ⎤ ⎡ 0
⎥
⎢ y& ⎥ ⎢ u sin ψ ⎥ ⎢ 0
0
⎥ ⎡F ⎤
⎢ ⎥ ⎢
⎥ ⎢
⎢ψ
&⎥=⎢ ω ⎥+⎢ 0
0 ⎥⎢ ⎥
⎥⎣τ⎦
⎢ &⎥ ⎢
⎥ ⎢
1/
m
0
u
0
⎥
⎢...