Minimización del Espacio Nulo del Desplazamiento del Centro de Gravedad de un Manipulador Aéreo Redundante
Autores: Vyas, Yash; Pasetto, Alberto; Ayala-Alfaro, Victor; Massella, Nicola; Cocuzza, Silvio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Minimización del Espacio Nulo del Desplazamiento del Centro de Gravedad de un Manipulador Aéreo Redundante
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Desplazamientos
Base
Manipulador aéreo
Proyección en el espacio nulo
Control cinemático inverso
Posición del efector final
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Los desplazamientos de la base durante el seguimiento de trayectorias son un problema común en el control de manipuladores aéreos. Estos son causados por los torques de reacción transferidos a la base debido al movimiento del manipulador y, en particular, al movimiento de su centro de gravedad. Presentamos un enfoque novedoso para reducir los desplazamientos de la base de un manipulador aéreo cinemáticamente redundante utilizando proyección en el espacio nulo en el control cinemático inverso. Una función objetivo secundaria minimiza el desplazamiento horizontal del centro de gravedad del manipulador. Probamos este algoritmo en diferentes trayectorias para manipuladores de tres y cuatro grados de libertad (DOF) en un entorno de simulación. Los resultados que comparan nuestro algoritmo con el control cinemático inverso sin la proyección en el espacio nulo muestran hasta un 80% de reducción en el error de posición del efector final y un promedio de aproximadamente un 56% de reducción en el desplazamiento máximo de la base. La implementación de la simulación también se ejecuta más rápido que en tiempo real en nuestra implementación de código. Proporcionamos un análisis del espacio de trabajo basado en múltiples criterios de detención, como desplazamiento excesivo de la base, velocidades de las articulaciones y error de posición del efector final para los manipuladores de 3 y 4 DOF. Como era de esperar, el manipulador de 4 DOF tiene un espacio de trabajo más grande.
Descripción
Los desplazamientos de la base durante el seguimiento de trayectorias son un problema común en el control de manipuladores aéreos. Estos son causados por los torques de reacción transferidos a la base debido al movimiento del manipulador y, en particular, al movimiento de su centro de gravedad. Presentamos un enfoque novedoso para reducir los desplazamientos de la base de un manipulador aéreo cinemáticamente redundante utilizando proyección en el espacio nulo en el control cinemático inverso. Una función objetivo secundaria minimiza el desplazamiento horizontal del centro de gravedad del manipulador. Probamos este algoritmo en diferentes trayectorias para manipuladores de tres y cuatro grados de libertad (DOF) en un entorno de simulación. Los resultados que comparan nuestro algoritmo con el control cinemático inverso sin la proyección en el espacio nulo muestran hasta un 80% de reducción en el error de posición del efector final y un promedio de aproximadamente un 56% de reducción en el desplazamiento máximo de la base. La implementación de la simulación también se ejecuta más rápido que en tiempo real en nuestra implementación de código. Proporcionamos un análisis del espacio de trabajo basado en múltiples criterios de detención, como desplazamiento excesivo de la base, velocidades de las articulaciones y error de posición del efector final para los manipuladores de 3 y 4 DOF. Como era de esperar, el manipulador de 4 DOF tiene un espacio de trabajo más grande.