Controlador Autónomo Robusto y Adaptativo para la Superación de Obstáculos de un Nuevo Robot de Seis Rieles
Autores: Bai, Rengui; Niu, Runxin; Wang, Jie; Xu, Zhaosheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Controlador Autónomo Robusto y Adaptativo para la Superación de Obstáculos de un Nuevo Robot de Seis Rieles
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Nuevo método de diseño
Controlador de travesía de obstáculos autónomo distribuido
Robot de seis pistas
Modelo de cinemática directa
Modelo de cinemática diferencial
Ley de control por retroalimentación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
El método de control separado de las aletas y el movimiento del centro de masa hace que el robot rastreado articulado activo no pueda realizar movimientos de nivel superior y sea difícil de adaptar a terrenos de obstáculos ásperos y complejos. En este documento, se propone un nuevo método de diseño de un controlador autónomo distribuido para la travesía de obstáculos del novedoso robot de seis orugas. El controlador establece un marco de control unificado que incluye todos los grados de libertad del robot, de modo que el error de seguimiento del centro de masa y el error de seguimiento del movimiento de las aletas puedan converger simultáneamente para lograr la travesía de obstáculos independientemente del terreno o las tareas específicas. Primero, se establece el modelo de cinemática directa y el modelo de cinemática diferencial del robot rastreado para generar movimiento 3D, incluyendo la velocidad angular de las aletas y la velocidad de tracción del cuerpo. Luego, el modelo de robot de tracción diferencial se extiende al modelo de cinemática diferencial para eliminar el efecto de deslizamiento durante la travesía de obstáculos. Finalmente, se establecen la ley de control de retroalimentación del sistema de control y la solución óptima para la posición singular de la estructura del robot. Además, se ejecutan varios experimentos de simulación y experimentos de prototipos físicos en diferentes terrenos de obstáculos. En el experimento de simulación virtual, el error promedio de trayectoria de la aleta es de aproximadamente 0.029 m. En el experimento de prototipo físico, en comparación con el controlador remoto manual y el controlador de arte anterior, la norma de error promedio del centro de masa se reduce en un 40.7% y un 13.5%, respectivamente; la norma de deslizamiento máximo se reduce en un 34.6% y un 19.9%, respectivamente; y el tiempo de cruce de obstáculos se reduce en un 21.3% y un 9.3%, respectivamente, lo que valida la precisión y efectividad del controlador diseñado.
Descripción
El método de control separado de las aletas y el movimiento del centro de masa hace que el robot rastreado articulado activo no pueda realizar movimientos de nivel superior y sea difícil de adaptar a terrenos de obstáculos ásperos y complejos. En este documento, se propone un nuevo método de diseño de un controlador autónomo distribuido para la travesía de obstáculos del novedoso robot de seis orugas. El controlador establece un marco de control unificado que incluye todos los grados de libertad del robot, de modo que el error de seguimiento del centro de masa y el error de seguimiento del movimiento de las aletas puedan converger simultáneamente para lograr la travesía de obstáculos independientemente del terreno o las tareas específicas. Primero, se establece el modelo de cinemática directa y el modelo de cinemática diferencial del robot rastreado para generar movimiento 3D, incluyendo la velocidad angular de las aletas y la velocidad de tracción del cuerpo. Luego, el modelo de robot de tracción diferencial se extiende al modelo de cinemática diferencial para eliminar el efecto de deslizamiento durante la travesía de obstáculos. Finalmente, se establecen la ley de control de retroalimentación del sistema de control y la solución óptima para la posición singular de la estructura del robot. Además, se ejecutan varios experimentos de simulación y experimentos de prototipos físicos en diferentes terrenos de obstáculos. En el experimento de simulación virtual, el error promedio de trayectoria de la aleta es de aproximadamente 0.029 m. En el experimento de prototipo físico, en comparación con el controlador remoto manual y el controlador de arte anterior, la norma de error promedio del centro de masa se reduce en un 40.7% y un 13.5%, respectivamente; la norma de deslizamiento máximo se reduce en un 34.6% y un 19.9%, respectivamente; y el tiempo de cruce de obstáculos se reduce en un 21.3% y un 9.3%, respectivamente, lo que valida la precisión y efectividad del controlador diseñado.