Diseño, simulación y validación de técnicas avanzadas de control en manipuladores móviles usando la metodología de Hardwre-In-The-Loop (HIL) sobre modelos virtuales

Abstract

Este proyecto presenta la implementación de controladores avanzados sobre el robot Manipulador Móvil UMNG, el cual cuenta con una base móvil de 6 ruedas y un brazo manipulador de 3 Grados de Libertad (GDL), sobre el cual se han realizado trabajos previos en diseño e implementación en tiempo real de un sistema para su teleoperación [1]; y de diseño, simulación y validación de controladores usando metodología de Software-In-The-Loop (SIL) [2]. Como continuación, este proyecto planteó como objetivo principal diseñar, simular y validar técnicas avanzadas de control en manipuladores móviles, utilizando la metodología de Hardware-In-The-Loop (HIL), sobre modelos virtuales. Para esto se realizaron 4 etapas de desarrollo del mismo: 1) se analizaron los antecedentes a nivel local sobre el uso el Manipulador Móvil UMNG y se realizó un análisis del estado del arte de manipuladores móviles, brazos robóticos y plataformas móviles; 2) se modeló matemáticamente la cinemática y dinámica del Manipulador Móvil UMNG para determinar los requerimientos de los controladores a diseñar y realizar los modelos correspondientes al Manipulador Móvil UMNG; 3) después de obtener los modelos matemáticos representativos del manipulador móvil estudiado se procedió a diseñar y validar las técnicas de control para la trayectoria del efector final del brazo manipulador, y para la orientación y velocidad de las ruedas de la plataforma móvil, posteriormente realizando su validación mediante la metodología de Software-In-The-Loop (SIL); 4) se realizó un análisis de los requisitos computacionales de cada uno de los controladores diseñados para, con otro análisis, determinar el sistema embebido en el cual se programarán para realizar finalmente una validación bajo la metodología de Hardware-In-The-Loop (HIL), realizando su respectiva comparación con los resultados obtenidos previamente bajo la metodología SIL. Cabe resaltar que tanto los trabajos previos realizados por Rubiano [1] y por Valencia [2] como este trabajo hacen parte del proyecto de investigación de alto impacto con código IMP-ING-2138 titulado: "Diseño y construcción de una plataforma robótica móvil para realizar el desminado en territorio colombiano".