Estimación y Control en Bucle Cerrado de / en Dispositivos Bípede Mezclando Medidas e Información Cinemática
Autores: Menga, Giuseppe; Ghirardi, Marco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Estimación y Control en Bucle Cerrado de / en Dispositivos Bípede Mezclando Medidas e Información Cinemática
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Punto de momento cero
Modelo de péndulo invertido linealizado
Centro de gravedad
Equilibrio postural
Equilibrio
Robots bípedos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
El punto de momento cero y el modelo de péndulo invertido linealizado que vincula el centro de gravedad tienen un papel importante en el control del equilibrio postural (balance) de robots bípedos y exoesqueletos de extremidades inferiores. Se ha propuesto una solución para el control en tiempo real del balance, cerrando el lazo a partir de los valores actuales de las articulaciones. Sin embargo, este enfoque no puede ser implementado prácticamente: mientras que el valor actual está disponible a partir del centro de presión medido bajo las plantas de los pies, el centro de gravedad no es medible, sino que solo puede ser evaluado indirectamente a partir de las medidas de los ángulos de las articulaciones, el conocimiento de la cinemática y la distribución de peso de los eslabones de la cadena, que generalmente se conoce poco. Finalmente, la posible presencia de fuerzas de perturbación externas desconocidas y la naturaleza no lineal y compleja de la cinemática perturban la relación simple entre el centro de gravedad y el modelo linealizado. El objetivo de este artículo es ofrecer, a partir del modelo de Choi, una implementación práctica del control de balance en lazo cerrado fusionando medidas de centro de gravedad y de ángulos de articulación, eliminando posibles inconsistencias. Para lograr este resultado, introducimos un modelo del péndulo invertido linealizado para una estimación extendida, no solo del centro de gravedad, sino también de las perturbaciones externas. Este modelo se utiliza, en lugar de las ecuaciones de Choi, para la estimación y el control del balance, utilizando teoría. A medida que se recupera la información de las medidas de los ángulos de las articulaciones, también se discute la identificación de una cadena serial estadísticamente equivalente que vincula el centro de gravedad con los ángulos de las articulaciones.
Descripción
El punto de momento cero y el modelo de péndulo invertido linealizado que vincula el centro de gravedad tienen un papel importante en el control del equilibrio postural (balance) de robots bípedos y exoesqueletos de extremidades inferiores. Se ha propuesto una solución para el control en tiempo real del balance, cerrando el lazo a partir de los valores actuales de las articulaciones. Sin embargo, este enfoque no puede ser implementado prácticamente: mientras que el valor actual está disponible a partir del centro de presión medido bajo las plantas de los pies, el centro de gravedad no es medible, sino que solo puede ser evaluado indirectamente a partir de las medidas de los ángulos de las articulaciones, el conocimiento de la cinemática y la distribución de peso de los eslabones de la cadena, que generalmente se conoce poco. Finalmente, la posible presencia de fuerzas de perturbación externas desconocidas y la naturaleza no lineal y compleja de la cinemática perturban la relación simple entre el centro de gravedad y el modelo linealizado. El objetivo de este artículo es ofrecer, a partir del modelo de Choi, una implementación práctica del control de balance en lazo cerrado fusionando medidas de centro de gravedad y de ángulos de articulación, eliminando posibles inconsistencias. Para lograr este resultado, introducimos un modelo del péndulo invertido linealizado para una estimación extendida, no solo del centro de gravedad, sino también de las perturbaciones externas. Este modelo se utiliza, en lugar de las ecuaciones de Choi, para la estimación y el control del balance, utilizando teoría. A medida que se recupera la información de las medidas de los ángulos de las articulaciones, también se discute la identificación de una cadena serial estadísticamente equivalente que vincula el centro de gravedad con los ángulos de las articulaciones.