Diseño y simulación de un controlador de impedancia en robots manipuladores para interacción con superficies irregulares - Fabián Lizárraga, Joao Ulises (2022)
Los manipuladores robóticos son incluidos en actividades que implican su interacción con objetos y seres vivos. Para asegurar el correcto desarrollo de tales actividades es necesario que el robot sea controlado tomando en cuenta restricciones cinemáticas y dinámicas específicas. Dependiendo del sistema de sensado, estas restricciones pueden ser definidas antes de iniciar alguna actividad o estimadas durante el trayecto del robot. En este trabajo de tesis, se presenta el diseño de un sistema de control de impedancia para el robot UR5 sin el uso de sensores externos. Este sistema permite que el robot se desplace de posiciones y orientaciones iniciales, a deseadas específicas, admitiendo interacciones entre este y objetos de superficie irregular durante su trayecto. Para conseguir una interacción delicada, sin afectar la convergencia del robot hacia el estado deseado, se define un comportamiento dinámico en la descripción del controlador. Este comportamiento es definido como una impedancia mecánica compuesta por elementos lineales de rigidez, amortiguamiento e inercia. El desempeño del controlador propuesto es evaluado a través de simulaciones dinámicas del robot UR5 desarrolladas en dos ambientes. Un ambiente permite el movimiento del robot sin restricciones, mientras que el otro presenta un objeto que interfiere en su trayectoria. Para ambos ambientes, se compara el desempeño del controlador por impedancia y un controlador de posición clásico. Los resultados muestran que, en un ambiente sin restricciones, ambas formulaciones convergen al estado deseado. Sin embargo, en casos donde el robot interactúa durante su trayectoria, el controlador por impedancia es el único que converge a la posición y orientación deseadas.