Seguimiento de Trayectorias en Robots ManipuladoresRevisión de Soluciones y Nuevas Propuestas

  1. Torres, S.
  2. Méndez, J. A.
Revista:
Revista iberoamericana de automática e informática industrial ( RIAI )

ISSN: 1697-7920

Año de publicación: 2009

Volumen: 6

Número: 4

Páginas: 80-92

Tipo: Artículo

DOI: 10.1016/S1697-7912(09)70111-6 DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso abierto editor

Otras publicaciones en: Revista iberoamericana de automática e informática industrial ( RIAI )

Objetivos de desarrollo sostenible

Resumen

El problema del seguimiento de trayectoria en robots manipuladores ha sido abordado aplicando una gran variedad de controladores, desde estructuras sencillas basadas en PD hasta otras más complejas basadas en controladores adaptativos y robustos. Estas últimas técnicas presentan inconvenientes como la presunción de ciertas cotas en los términos de la ecuación dinámica del robot o la no inclusión de las ligaduras del sistema en el algoritmo de control. En el presente trabajo se hace una revisión de las técnicas clásicas de control de manipuladores y se introduce un conjunto de técnicas novedosas de control robusto y de control predictivo, con las que se evitan los problemas comentados. En particular se describe un controlador con una acción robusta autoadaptativa, necesaria para evitar los errores en la cancelación de términos no lineales de la dinámica del robot. Este esquema es mejorado mediante técnicas predictivas que permiten la inclusión de las ligaduras de movimiento del robot en el algoritmo de control. Se incluyen resultados reales y en simulación en un robot PUMA-560 de Unimation que prueban la bondad de dichos controladores.

Referencias bibliográficas

  • F. Alonge, F. D’Ippolito and F.M. Raimondi (2003). An adaptive control law for robotic manipulator without velocity feedback. Control Engineering Practice 11 (9), 999-1005.
  • A. Barrientos, L. Peñín, C. Balaguer and R. Aracil (2007). Fundamentos de Robótica, 2ª ed. McGraw Hill. España.
  • V.M. Becerra, C.N.J. Cage, W.S. Harwin and P.M. Sharkey (2004). Hardware retrofit and computed torque control of a Puma 560 Robot. IEEE Control Systems Mag. 24 (5), 78-82.
  • M. Corless and G. Leitmann (1981). Continuous-state feedback guaranteeing uniform ultimate boundedness for uncertain dynamic systems. IEEE Trans. on Automatic Control AC-26, 1139-1141.
  • D.M. Dawson, Z. Qu and J.J. Carroll (1992). Tracking control of rigid-link electrically-driven robot manipulators. Int. Journal of Control 56. 991-1006.
  • S. Desa and B. Roth (1985). Synthesis of control systems for manipulators using multivariable robust servo mechanism theory. Int. J. Robotic Res. 4, 18-34.
  • E. Freund (1982). Fast nonlinear control with arbitrary poleplacement for industrial robots and manipulators. Int. Journal of Robotics Research 1 (1), 65-78.
  • L.C. Fu, T.L. Liao (1990). Globally Stable Robust Tracking of Nonlinear Systems Using Variable Structure Control and with an Application to a Robotic Manipulator. IEEE Trans. on Automatic Control 35(12), 1345-1350.
  • D. Gu, H. Hu (2004). Model Predictive Control for Simultaneous Robot Tracking and Regulation. In Proc.: Int. Conf. on Intelligent Mechatronics and Automation, Chengdu, China. 212-217.
  • C. Ishii, T. Shen and Z. Qu (2001). Lyapunov recursive design of robust adaptive tracking control with L2-gain performance for electrically-driven robot manipulators. Int. Journal of Control 74 (8), 811-828.
  • A. Jaritz and M.W. Spong (1996). An experimental comparison of robust control algorithms on a direct drive manipulator. IEEE Trans. on Control Systems Technology 4 (6), 627-640.
  • Y. Jin (1998). Decentralized adaptive fuzzy control of robot manipulators. IEEE Trans. on Systems, Man and Cybernetics – B: Cybernetics 28 (1), 47-57.
  • B. Kouvaritakis, J.A. Rossiter and M. Cannon (1998). Linear quadratic feasible predictive control. Automatica 34 (12), 1583-1592.
  • K. Kreutz (1989). On manipulator control by exact linearization. IEEE Trans. on Automatic Control 34, 763-767.
  • F. Lewis, D. Dawson and C. Abdallah (2004). Robot manipulator control. Marcel Dekker. New York.
  • G. Liu and A. Goldenberg (1993). On robust saturation control of robot manipulators. In Proc.: 32nd Conf. on Decision and Control, Texas, USA. 2115-2120.
  • N. Londoño and M Arias (2003). Control de posición de un manipulador utilizando lógica difusa. In Proc.: XI Congreso Latinoamericano de Control Automático, Cuba.
  • M.F. Mendes, W. Kraus Jr. and E. R. de Pieri (2002). Variable Structure Position Control o fan industrial Robotic Manipulator. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences, 24 (3).
  • J.A. Méndez, B. Kouvaritakis and J.A. Rossiter (2000). Statespace approach to interpolation in MPC. Int. Journal of Robust and Nonlinear Control 10, 27-38.
  • R. Ortega and M.W. Spong (1989). Adaptive motion control of rigid robots: A tutorial. Automatica 25, 877-888.
  • P. Poignet and M. Gautier (2000). Nonlinear Model Predictive Control of a Robot Manipulator. In Proc.: 6th Int. Workshop on Advanced Motion Control, Nagoya, Japan. 401-406.
  • J. Reed and P. Ioannou (1988). Instability analysis and adaptive control of robot manipulators. In Proc.: 27th IEEE Conf. on Decision & Control. Austin, Texas. 1607- 1612.
  • J.A. Rossiter, M.J. Rice, J. Schuurmans and B. Kouvaritakis (1998). A computationally efficient constrained predictive control law. In Proc.: American Control Conference, Philadelphia, USA.
  • J.A. Rossiter, B. Kouvaritakis and M. Bacic (2004). Interpolation based computationally efficient predictive control. Int. Journal of Control, 77 (3), 290-301.
  • L. Sciavicco and B. Siciliano (1996). Modelling and Control of Robot Manipulator. Springer-Verlag. London.
  • J.J.E. Slotine (1985). Robust control of robot manipulators. Int J. of Robotics Research 4, pp. 49-64.
  • J.J.E. Slotine and W. Li (1987). On the adaptive control of robot manipulators. Int. Journal of Robotic Research 6, 49-59.
  • M.W. Spong and M. Widyasagar (1987). Robust linear compensator for nonlinear robotic control. IEEE Journal of Robotics and Automation RA-3, 345-351.
  • M.W. Spong, J.S. Thorp and J.M. Kleinwaks (1987). Robust microprocessor control of robot manipulators. Automatica 23, 373-379.
  • M.W. Spong (1992). On the robust control of robot manipulators. IEEE Trans. on Automatic Control 37, 1782-1786.
  • M.W. Spong (1993). Adaptive Control of Robot Manipulators: Design and Robustness. In Proc.: American Control Conference, San Francisco, California. 2826-2830.
  • C.Y. Su and T.P. Leung (1993). A Sliding Mode Controller with Bound Stimation for Robot Manipulators. IEEE Trans. on Robotics and Automation 9 (2), 208-214.
  • C.Y. Su and Y. Stepanenko (1997). Redesign of hybrid adaptive/robust motion control of rigid-link electricallydriven robot manipulators. IEEE Trans. on Robotics and Automation 14, 651-655.
  • T.J. Tarn, A.K. Bejczy, A. Isidori and Y. Chen (1984). Nonlinear Feedback in Robot Arm Control. In Proc.: 23th IEEE Conf. on Decision and Control, Las Vegas, USA.
  • S. Torres, J.A. Méndez, L. Acosta, M. Sigut, G.N. Marichal and L. Moreno (2000). A decentralized fuzzy controller for a three link robot manipulator. In Proc.: ICSC 2nd Symposia on Eng. of Intelligent Systems. Paisley, Scotland, UK.
  • S. Torres, J.A. Méndez, L. Acosta, M. Sigut and G.N. Marichal (2002). Disturbances rejection on a robot arm using an efficient predictive controller. In Proc.: 15th IFAC World Congress, Barcelona, Spain.
  • S. Torres, J.A. Méndez, L. Acosta and V.M. Becerra (2007). On improving the performance in robust controllers for robot manipulators with parametric disturbances. Control Engineering Practice 15 (5), 557-566.
  • W. Wróblewski (2004). Implementation of a Model Predictive Control Algorithm for a 6dof ManipulatorSimulation Results. 4th IEEE Int. Workshop on Robot Motion and Control, Puszczykowo, Poland. 209-212.
Fuente de los datos: Dialnet