Formalización de maniobras en robots con múltiples grados de libertad como sistemas multiagente (original) (raw)
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Este libro condensa el desarrollo de un trabajo de grado realizado en el grupo de investigación LAMIC (Laboratorio de Automática e Inteligencia Computacional) desde finales del año 2013 hasta finales del año 2014, por parte de dos aspirantes al título de Ingeniero de Sistemas, para el primero de ellos, e Ingeniero Electrónico para el segundo. Del interés por los sistemas complejos como área de estudio en el grupo de investigación, ha surgido la motivación de emplear técnicas como los autómatas celulares en un trabajo previo y dos en curso, mientras en este caso ha sido por los sistemas multi-agente y el fenómeno de flocking. Aquí se presenta una propuesta de diseño de un sistema multi-agente difuso basado en el modelo de flocking de Reynolds y un algoritmo evolutivo creado por los autores. Se emplea el sistema difuso para modelar a escala microscópica un comportamiento de los agentes (cohesión-separación), que es ajustado por medio del algoritmo evolutivo y cuatro funciones objetivo basadas en medidas macroscópicas. Las cuatro funciones objetivo empleadas son: minimizar el RMSE de la separación entre agentes y una distancia deseada, minimizar el RMSE del número de colisiones sumado con la conectividad relativa del flock, minimizar el RMSE de la desviación de energía del flock y minimizar la entropía informacional de la señal de energía del flock. Con cada una de estas funciones se ejecutan 33 experimentos obteniendo un sistema difuso resultante por cada uno de ellos. Posteriormente son clasificados en cuatro categorías diferentes segun su desempeño, donde el criterio es la formación de un flock cohesionado sin colisiones. Luego se elige la mejor función objetivo, es decir, la que produce en su mayoría sistemas difusos que cumplen satisfactoriamente el criterio de evaluación. De esta se toma algún sistema difuso de los resultantes para recrear una dinámica circular y una senoidal variando el número de agentes informados y no informados y se obtienen algunas medidas que son presentadas en tablas para su posterior comparación frente a las mismas provenientes del sistema multi-agente configurado matemáticamente y el sistema multi-agente con un sistema difuso de nido a priori. Específicamente se observa que la mejor función objetivo es la basada en el número de colisiones y conectividad debido a que produce flocks cohesionados sin colisiones, mientras la basada en el RMSE de la separación promedio produjo los peores resultados, para sorpresa de los autores. Por otro lado se obtienen sistemas difusos que modelan el comportamiento de cohesión-separación con un número de reglas que es inferior a la mitad de las empleadas en la literatura encontrada, lo cual tiene un impacto importante en cuanto a costo computacional se refiere. Finalmente los resultados muestran que s es posible con gurar comportamientos microscopicos a partir de observaciones macroscopicos, aun cuando a priori no es posible establecer cual es la mejor forma de hacerlo (la mejor funcion objetivo)
Modelado y control de un brazo robótico de 3 grados de libertad
Universidad de Guanajuato, 2021
Este trabajo describe la construcción, modelado y simulación de un brazo robótico de tres grados de libertad con efector final, así como la implementación de técnicas de control robusto adecuadas. Se investigó acerca de las características mecánicas y los modelos matemáticos (cinemático y dinámico) que pueden presentarse en el manipulador robótico. Para observar su comportamiento dinámico, se realizó una simulación en SciLab donde una ley de control robusto, en lazo cerrado, fue implementada para eliminar las incertidumbres del modelo dinámico y para reducir los efectos de perturbaciones externas. En este trabajo se introducen los controladores H-infinito, twisting y super-twisting de tercer orden para que el brazo robótico realice el seguimiento de una trayectoria definida dentro de su área de trabajo aun con la presencia de una fuerza externa y variaciones paramétricas. Con los servomotores Dynamixel AX-12A y AX-18A, se encontró la forma de acoplarlos a la estructura del manipulador y la interfaz adecuada para enlazarlos a una computadora mediante una comunicación serial asíncrona tipo half duplex (8 bits de datos, 1 bit de paro y sin bit de paridad). Como resultado se obtuvo la simulación del comportamiento del brazo robótico con la implementación de una estrategia de control super-twisting de tercer orden, obteniendo así, la estabilidad del sistema, una mejor precisión en cada articulación del manipulador y la generación de un movimiento suave durante una trayectoria parametrizada en el tiempo a partir de cualquier posición requerida dentro de su área de trabajo. http://repositorio.ugto.mx/handle/20.500.12059/4645
RESUMEN En este trabajo se presenta la aplicación de las matrices de transformación homogénea en el control cinemático de posición de un robot articulado de tres grados de libertad, el objetivo es que efector final del manipulador alcance puntos en el espacio que definen una geometría descrita mediante ecuaciones paramétricas en el plano UV, la traslación de estos puntos al espacio XYZ, se logra mediante la aplicación de una matriz de transformación homogénea adecuada, los puntos espaciales obtenidos junto con el modelo cinemático del robot permiten la definición de las coordenadas articulares de manipulador necesarias para alcanzar el punto deseado. Se presenta también una simulación utilizando MatLab y Visual Nastran que muestra el movimiento del robot.
Control de un robot manipulador móvil de dos grados de libertad
Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI
En este trabajo se propone un controlador no lineal basado en un esquema de control por par calculado con compensación de gravedad que resuelve el problema de seguimiento de trayectoria a nivel de posición y velocidad de un robot manipulador móvil (RMM). El robot está conformado por un manipulador de 2 eslabones montado sobre un robot móvil diferencial tipo (2,0); se trabaja con una versión reducida del modelo tal que el móvil cumple con la restricción no holonómica. Se presentan condicionesque aseguran la estabilidad del sistema usando el método de Lyapunov. Se prueba estabilidad semiglobal, uniforme y últimamente acotada, y se logra encontrar la región de la cota última. Se usan distintas trayectorias paramétricas para las simulaciones numéricas; en cada caso, se presenta un mapeo del espacio alcanzable por el efector final y gráficas de desempeño. Los resultados muestran una convergencia efectiva en el seguimiento de trayectoria y se logran confirmar las propiedades de estabilida...