Ingeniero

SISTEMAS DE CONTROL PARA UN BRAZO ROBÓTICO

Una de las ideas principales que está relacionada con los robots es la de que son capaces de realizar tereas repetitivas un gran número de veces sin equivocarse en su ejecución. Una de las disciplinas usadas para lograr este desempeño es la teoría de control para tratar el comportamiento del sistema y modelar la respuesta del sistema (robot).
Estepequeño escrito se enfoca a las teoría de control enfocadas a aquellos robots tipo cadena, lo cuales constan de más de un eslabón y realizan la tarea de posicionamiento mediante su eslabón final, ya sea para llevar algún elemento o colocarse a sí mismo en una posición final. Sin embargo, este tipo de robots poseen el inconveniente de que debido al número de grados de libertad que tienen, hace quesea muy complicado poder tener un control preciso sobre la posición final del sistema, razón por la cual dentro del control se han realizado distintos trabajas para poder desarrollar modelos bajo distintos enfoques con los cuales sea posible tener un mejor desempeño por parte del sistema (hablando en cuanto a su posición), ahora bien estos trabajos tienen dos grandes vertientes, una que le da a loseslabones del robot un enfoque como elementos totalmente rígidos, mientras que en la otra se toma en cuenta su flexibilidad.
Independientemente del enfoque que se le esté dando, ambas vertientes trabajan con datos del robot tales como las coordenadas espaciales de los distintos eslabones y en algunos casos de las juntas que conforman el sistema, así como también la energía cinética, energíapotencial, las fuerzas de Coriolis y la potencial, la masa, las velocidades y aceleraciones en general, ya dependiendo del enfoque, se toman en cuenta otros aspectos.
S. Nicosia y P. Tomei en su trabajo de “Model Reference Adaptive Control Algorithms for Industrial Robots” (MRAS) publicado en 1984, desarrollan un algoritmo más sencillo y por lo tanto más fácil de trabajar con él, con respecto a losexistentes en esa época; sin embargo una limitante que tiene es que solo es aplicable a sistemas que son descritos mediante:

Al aplicar este MARS propuesto es posible describir la trayectoria de un robot con una junta que gira 360° sobre la base, otras dos unen y le dan movimiento a la parte de cadena, la cual cuenta con dos eslabones rígidos, sin embargo los resultados obtenidos son de menorexactitud que los que se logran con otros algoritmos contemporáneos.
En el mismo año del trabajo de Nicosia y Tomei se propone un enfoque diferente, el cual se basa en las herramientas proporcionadas por la teoría geométrica deferencial, mediante la cual se estableció que es posible crear una retroalimentación no lineal para un sistema dado, que además es linealizado externamente y se trabajasimultáneamente el desacoplamiento de la salida, para lograr esta linealización se uso la definición de “feedback-transformation”, la cual consiste en permitir el cambio de las coordenadas del espacio de control por ciertas ecuaciones lineales más sencillas, así como también se uso la retroalimentación equivalente. En lo que concierne a la retroalimentación, esta se hizo mediante un controlador PD.Este control es aplicable a robots con n eslabones rígidos de un grado de libertad, es capaz de predecir la velocidad, el torque de las juntas y los eslabones, este sistema de control fue desarrollado por T. J. Tarn, A. K. Bejfczy, A. Isidori y Y. Chen en su trabajo “NONLINEAR FEEDBACK IN ROBOT ARM CONTROL”.
En el año de 1987 Steven D. Eppinger y Warren O. Seering en su obra “UnderstandingBandwidth Limitations in Robot Force Control” realizan un análisis de los efectos que se dan en el ancho de banda de un sistema de de bucle cerrado, los cuales se comparan mediante el uso de diagramas de raíces, en donde se muestran el número de ceros y polos y los efectos que produce en el robot cada enfoque de control. Se concluye que los mejores son el de control PD y la compensación dirigida, ya...