Control adaptativo para un robot serial UR5 de 6 grados de libertad para la evasión de colisiones orientado a la interacción humano-robot

• Autor: Arroyo Vera, Nícolas Raúl
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad de Ingeniería y tecnología
• Repositorio: UTEC-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.utec.edu.pe:20.500.12815/425
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12815/425
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Robots; Sistemas de control robot; Teoría del control (Ingeniería); Control de trayectoria en robots; Robot control systems; Control theory (Engineering); Robotic trajectory control; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.00.00

Con la llegada de la Industria 4.0, el uso de robots colaborativos en entornos compartidos con humanos ha crecido notablemente, planteando nuevos desafíos en términos de seguridad. Por ello la necesidad de métodos efectivos para la evasión de colisiones que protejan a los trabajadores se ha vuelto crucial. Aunque existen diversas metodologías, muchas no incorporan controladores robustos o adaptativos, lo que las hace susceptibles a perturbaciones externas y variaciones en los parámetros del sistema, comprometiendo así su desempeño y seguridad. Con esto en consideración, este trabajo presenta un sistema de detección de obstáculos y una metodología híbrida para la planificación de trayectorias en un robot de 6 grados de libertad (GDL), orientado a optimizar la interacción humano-robot. La detección se realizó mediante un LiDAR 2D, que mide la distancia entre el robot y las personas en el entorno. La planificación de trayectorias se efectúa en tiempo real utilizando campos potenciales artificiales (APFM), conocidos por su eficiencia y facilidad de implementación. Se diseña y comparan dos controladores: uno adaptativo y otro basado en el modo deslizante (SMC), para seguir la trayectoria generada por el APFM y manejar las incertidumbres paramétricas. El desempeño de estos controladores en la evasión de obstáculos se valida mediante la adición de masas en el efector final del robot, introduciendo perturbaciones en el sistema. El controlador adaptativo siguió la trayectoria de evasión un 79.1 % más rápido que el control interno del robot y mantuvo una distancia adicional de 6 mm del obstáculo. El controlador SMC siguió la trayectoria de evasión un 75 % más rápido pero redujo la distancia unos 24.3 mm del obstáculo. La implementación del sistema se realizara utilizando el software Robot Operating System (ROS).