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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

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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


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.

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