Control Tolerante a Fallos Basado en Fuzzy para Robot Móvil Omnidireccional
Autores: Alshorman, Ahmad M.; Alshorman, Omar; Irfan, Muhammad; Glowacz, Adam; Muhammad, Fazal; Caesarendra, Wahyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Control Tolerante a Fallos Basado en Fuzzy para Robot Móvil Omnidireccional
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Planificación de movimientos
Control basado en lógica difusa
Controlador tolerante a fallos
Robot omnidireccional
Evitación de obstáculos
Escenarios de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
El problema de planificación de movimientos es bien conocido en robótica; su objetivo es encontrar un camino libre de obstáculos desde un punto de partida hasta un destino. Para aprovechar la generosidad de la actuación y el comportamiento de respuesta rápida difusa en comparación con otros controladores no lineales, se propone un control tolerante a fallos basado en difusos para un robot móvil omnidireccional con cuatro ruedas Mecanum. El objetivo es proporcionar al robot un esquema en línea para controlar el movimiento del robot mientras se dirige hacia el destino final, evitando obstáculos en su entorno y proporcionando una solución adaptativa para una combinación de uno o varios fallos de las ruedas. Los fallos ocurren cuando la rueda no recibe la señal de comando de control del controlador; en este caso, el robot puede rotar libremente debido a la interacción con el suelo. Se utiliza el principio de control basado en difusos propuesto por Sugeno para desarrollar el controlador de movimiento. El controlador de movimiento consta de dos controladores principales: el controlador de Ir al Objetivo y el controlador de evitación de obstáculos. Las salidas de estos dos controladores se superponen para obtener la fuerza potencial neta sobre el robot. Por su simplicidad, el controlador difuso puede ser adecuado para aplicaciones en línea (planificación de caminos en línea en nuestro caso). Hasta donde sabemos, este es el primer controlador tolerante a fallos basado en difusos para un robot omnidireccional. El controlador propuesto se prueba mediante un conjunto de escenarios de simulación para verificar el control tolerante a fallos propuesto. Kuka OmniRob se utiliza como ejemplo del robot omnidireccional en estas ejecuciones de simulación. Matlab se utiliza para construir el control tolerante a fallos basado en difusos, y la simulación 3D se desarrolla en el software CoppeliaSim. Examinamos cinco escenarios distintos, cada uno con un estado de fallo diferente. En todos los escenarios, el algoritmo propuesto pudo controlar el robot para alcanzar su destino final con la ausencia y presencia de un obstáculo en el espacio de trabajo, a pesar de los fallos de los actuadores, sin cruzar los límites del espacio de trabajo.
Descripción
El problema de planificación de movimientos es bien conocido en robótica; su objetivo es encontrar un camino libre de obstáculos desde un punto de partida hasta un destino. Para aprovechar la generosidad de la actuación y el comportamiento de respuesta rápida difusa en comparación con otros controladores no lineales, se propone un control tolerante a fallos basado en difusos para un robot móvil omnidireccional con cuatro ruedas Mecanum. El objetivo es proporcionar al robot un esquema en línea para controlar el movimiento del robot mientras se dirige hacia el destino final, evitando obstáculos en su entorno y proporcionando una solución adaptativa para una combinación de uno o varios fallos de las ruedas. Los fallos ocurren cuando la rueda no recibe la señal de comando de control del controlador; en este caso, el robot puede rotar libremente debido a la interacción con el suelo. Se utiliza el principio de control basado en difusos propuesto por Sugeno para desarrollar el controlador de movimiento. El controlador de movimiento consta de dos controladores principales: el controlador de Ir al Objetivo y el controlador de evitación de obstáculos. Las salidas de estos dos controladores se superponen para obtener la fuerza potencial neta sobre el robot. Por su simplicidad, el controlador difuso puede ser adecuado para aplicaciones en línea (planificación de caminos en línea en nuestro caso). Hasta donde sabemos, este es el primer controlador tolerante a fallos basado en difusos para un robot omnidireccional. El controlador propuesto se prueba mediante un conjunto de escenarios de simulación para verificar el control tolerante a fallos propuesto. Kuka OmniRob se utiliza como ejemplo del robot omnidireccional en estas ejecuciones de simulación. Matlab se utiliza para construir el control tolerante a fallos basado en difusos, y la simulación 3D se desarrolla en el software CoppeliaSim. Examinamos cinco escenarios distintos, cada uno con un estado de fallo diferente. En todos los escenarios, el algoritmo propuesto pudo controlar el robot para alcanzar su destino final con la ausencia y presencia de un obstáculo en el espacio de trabajo, a pesar de los fallos de los actuadores, sin cruzar los límites del espacio de trabajo.