Un modelo novedoso orientado a gráficos de la dinámica de brazos robóticos
Autores: Boiadjiev, George; Krastev, Evgeniy; Chavdarov, Ivan; Miteva, Lyubomira
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un modelo novedoso orientado a gráficos de la dinámica de brazos robóticos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Robótica
Modelo dinámico
Brazo robótico
Cadena cinemática
Modelo dinámico
Actuadores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
La robótica es un campo interdisciplinario y existen varios enfoques bien conocidos para representar el modelo dinámico de un brazo robótico. El brazo robótico es una cadena cinemática abierta de eslabones conectados a través de juntas rotacionales y traslacionales. En el caso general, es muy difícil obtener expresiones explícitas para las fuerzas y los torques en las ecuaciones donde los torques de accionamiento de los actuadores producen el movimiento deseado del agarre. El control del brazo robótico depende significativamente de la precisión del modelo dinámico. En la literatura existente, la complejidad del modelo dinámico se reduce mediante técnicas de linealización o técnicas como el aprendizaje automático para la identificación de dinámicas no modeladas. Este artículo propone un enfoque novedoso para derivar las ecuaciones de movimiento y los torques de los actuadores de un brazo robótico con un número arbitrario de juntas. El enfoque propuesto para obtener el modelo dinámico en forma cerrada emplea la teoría de grafos y el principio de ortogonalidad, un concepto poderoso que sirve como una generalización de la ley de conservación de la energía. La aplicación de este enfoque se demuestra utilizando un brazo robótico plano impreso en 3D con tres grados de libertad. Se ejecutan experimentos por computadora para este robot con el fin de validar las características dinámicas del modelo matemático de movimiento obtenido mediante la aplicación del enfoque propuesto. Los resultados de los experimentos se visualizan y discuten en detalle.
Descripción
La robótica es un campo interdisciplinario y existen varios enfoques bien conocidos para representar el modelo dinámico de un brazo robótico. El brazo robótico es una cadena cinemática abierta de eslabones conectados a través de juntas rotacionales y traslacionales. En el caso general, es muy difícil obtener expresiones explícitas para las fuerzas y los torques en las ecuaciones donde los torques de accionamiento de los actuadores producen el movimiento deseado del agarre. El control del brazo robótico depende significativamente de la precisión del modelo dinámico. En la literatura existente, la complejidad del modelo dinámico se reduce mediante técnicas de linealización o técnicas como el aprendizaje automático para la identificación de dinámicas no modeladas. Este artículo propone un enfoque novedoso para derivar las ecuaciones de movimiento y los torques de los actuadores de un brazo robótico con un número arbitrario de juntas. El enfoque propuesto para obtener el modelo dinámico en forma cerrada emplea la teoría de grafos y el principio de ortogonalidad, un concepto poderoso que sirve como una generalización de la ley de conservación de la energía. La aplicación de este enfoque se demuestra utilizando un brazo robótico plano impreso en 3D con tres grados de libertad. Se ejecutan experimentos por computadora para este robot con el fin de validar las características dinámicas del modelo matemático de movimiento obtenido mediante la aplicación del enfoque propuesto. Los resultados de los experimentos se visualizan y discuten en detalle.