Sistema integrado en tiempo real orientado a red considerando movimiento sincrónico en el espacio de articulaciones para un robot móvil omnidireccional
Autores: Delgado, Raimarius; Choi, Byoung Wook
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Sistema integrado en tiempo real orientado a red considerando movimiento sincrónico en el espacio de articulaciones para un robot móvil omnidireccional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Propone
Sistema embebido en tiempo real
Robots móviles omnidireccionales
EtherCAT
Control en espacio conjunto
Generación de trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 46
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un sistema embebido en tiempo real para el control del espacio conjunto de robots móviles omnidireccionales. Los actuadores que impulsan un robot móvil omnidireccional están conectados en una topología de línea que requiere sincronización para moverse simultáneamente en traslación y rotación. Empleamos EtherCAT, una red Ethernet en tiempo real, para controlar los controladores de servo del robot móvil. La primera parte de este estudio se centra en el diseño de un sistema embebido de bajo costo utilizando un maestro EtherCAT de código abierto. Aunque satisfacer las restricciones de tiempo real es crítico, una trayectoria deseada en el centro del robot móvil debe descomponerse en el espacio conjunto para impulsar los controladores de servo. Para el centro del robot, se presenta un planificador de trayectorias basado en convolución y un algoritmo de control del espacio conjunto correspondiente considerando sus límites físicos. Para evitar obstáculos que introducen restricciones geométricas en la trayectoria curva, se adapta un algoritmo de generación de trayectorias que considera puntos de giro de alta curvatura para un robot móvil omnidireccional. El seguimiento de una trayectoria de alta curvatura aumenta la complejidad matemática, lo que requiere una sincronización precisa entre los actuadores del robot móvil. Se presenta una mejora del reloj distribuido, el mecanismo de sincronización de EtherCAT para esclavos, y se aplica a los controladores conjuntos del robot móvil. El tiempo local del maestro EtherCAT se ajusta dinámicamente según la deriva del esclavo de referencia, lo que minimiza el error de sincronización entre cada articulación. Se realizan experimentos en nuestro propio robot móvil omnidireccional de cuatro ruedas desarrollado. Los resultados experimentales confirman que el sistema propuesto es muy efectivo en aplicaciones de control en tiempo real para un control preciso del movimiento del robot, incluso para el seguimiento de trayectorias de alta curvatura.
Descripción
Este documento propone un sistema embebido en tiempo real para el control del espacio conjunto de robots móviles omnidireccionales. Los actuadores que impulsan un robot móvil omnidireccional están conectados en una topología de línea que requiere sincronización para moverse simultáneamente en traslación y rotación. Empleamos EtherCAT, una red Ethernet en tiempo real, para controlar los controladores de servo del robot móvil. La primera parte de este estudio se centra en el diseño de un sistema embebido de bajo costo utilizando un maestro EtherCAT de código abierto. Aunque satisfacer las restricciones de tiempo real es crítico, una trayectoria deseada en el centro del robot móvil debe descomponerse en el espacio conjunto para impulsar los controladores de servo. Para el centro del robot, se presenta un planificador de trayectorias basado en convolución y un algoritmo de control del espacio conjunto correspondiente considerando sus límites físicos. Para evitar obstáculos que introducen restricciones geométricas en la trayectoria curva, se adapta un algoritmo de generación de trayectorias que considera puntos de giro de alta curvatura para un robot móvil omnidireccional. El seguimiento de una trayectoria de alta curvatura aumenta la complejidad matemática, lo que requiere una sincronización precisa entre los actuadores del robot móvil. Se presenta una mejora del reloj distribuido, el mecanismo de sincronización de EtherCAT para esclavos, y se aplica a los controladores conjuntos del robot móvil. El tiempo local del maestro EtherCAT se ajusta dinámicamente según la deriva del esclavo de referencia, lo que minimiza el error de sincronización entre cada articulación. Se realizan experimentos en nuestro propio robot móvil omnidireccional de cuatro ruedas desarrollado. Los resultados experimentales confirman que el sistema propuesto es muy efectivo en aplicaciones de control en tiempo real para un control preciso del movimiento del robot, incluso para el seguimiento de trayectorias de alta curvatura.