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Modelado Físico y Control Híbrido Basado en Datos para Sistemas de Carga Suspendida por Cable con Cuadricóptero y Brazo Robótico

Autores: Lu, Lu; Xiao, Qihua; Zhou, Shikang; Wang, Xinhai; Meng, Yunhe

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2026

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Acceso abierto

Artículo científico
2026

Modelado Físico y Control Híbrido Basado en Datos para Sistemas de Carga Suspendida por Cable con Cuadricóptero y Brazo Robótico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Investiga
Quadrotor
Brazos robóticos
Carga suspendida por cable
Metodología de control
Modelo lagrangiano

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este trabajo investiga un quadrotor equipado con brazos robóticos de doble etapa y una carga suspendida por cable, desarrollando una metodología unificada para el modelado y control. Un modelo lagrangiano de 10 grados de libertad captura el acoplamiento vehículo-brazo-carga a través de matrices de masa estructuradas. Una arquitectura de control jerárquica combina la regulación de actitud basada en SO(3) con la compensación de oscilaciones cooperativas mediante la linealización parcial de retroalimentación, aprovechando las matrices de acoplamiento para distribuir el control entre la plataforma y los actuadores del brazo. La precisión del modelo se mejora a través de la identificación de sistemas informada por la física, logrando una mejor correlación de predicción con correcciones acotadas. El análisis de Lyapunov establece estabilidad práctica semi-global con límites de robustez explícitos. Simulaciones de alta fidelidad en MuJoCo demuestran una reducción de oscilaciones del 40-70% en comparación con el control PD en múltiples escenarios, con una baja sobrecarga computacional a tasas de control a nivel de kHz, lo que lo hace adecuado para implementación embebida. El marco proporciona una base teórica y pautas de implementación para sistemas de manipulación aérea cooperativa.

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