Control de estructura variable y supervisión aplicados a la regulación del impacto y de la fuerza de interacción de robots con el entorno

Resumen

En las aplicaciones de control de fuerza el robot ha de entrar en contacto con el entorno, pasando de la fase de movimiento libre a la de movimiento restringido. En esta transición ocurre un cambio muy importante en las características dinámicas del sistema. Adicionalmente, es lógico cambiar de controlador dado que, además de la discontinuidad en los parámetros del proceso, en la primera fase se controla la posición o la velocidad del robot, y en la segunda la fuerza de interacción con el entorno. En algunos casos se utiliza un tercer controlador solo para suavizar la transición de una fase a otra (impacto). Esta tesis está dedicada al estudio de la transición entre las diferentes formas de control así como a la intento de encontrar una única técnica válida para todas las fases. El primer capítulo está dedicado a la aclaración de los problemas específicos del control de fuerza, así como a un resumen de las estrategias propuestas hasta la fecha y de las diferentes técnica de control de impacto. El segundo capítulo está dedicado al control implícito de fuerza también denominado control de impedancia mecánica. Primero ha sido realizado un ajuste de los parámetros de la impedancia de forma que le control tenga buenas prestaciones en las tres fases. Posteriormente se ha realizado el estudio de la conmutación de los parámetros para garantizar una mejora del comportamiento del sistema durante el impacto. Por último, se propuso una forma de reajuste en los parámetros entre dos conmutaciones obteniendo así aún más suavización en la fase transitoria. El tercer capítulo trata el control de fuerza para bucle interior exterior aplicando de nuevo la conmutación de parámetros para disipar la energía con mayor rapidez y de esta forma suavizar el impacto. Se puede considerar como una generalización del segundo capítulo. Primero se ha analizado el caso de un robot rígido y posteriormente el de uno elástico. En