Controle subótimo de manipuladores subatuados via redundância de atuação

• Main Author: Benedito Carlos de Oliveira Maciel
• Other Authors: Marco Henrique Terra
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2001
• Subjects: Controle subótimo; Robôs manipuladores subatuados; Suboptimal control; Underactuacted robot manipulator
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18133/tde-02062016-154733/

Este trabalho apresenta uma metodologia de controle de posição das juntas passivas de um manipulador subatuado de uma maneira subótima. O termo subatuado se refere ao fato de que nem todas as juntas ou graus de liberdade do sistema serem equipados com atuadores, o que ocorre na prática devido a falhas ou como resultado de projeto. As juntas passivas de manipuladores desse tipo são indiretamente controladas pelo movimento das juntas ativas usando as características de acoplamento da dinâmica de manipuladores. A utilização de redundância de atuação das juntas ativas permite a minimização de alguns critérios, como consumo de energia, por exemplo. Apesar da estrutura cinemática de manipuladores subatuados ser idêntica a do totalmente atuado, em geral suas características dinâmicas diferem devido a presença de juntas passivas. Assim, apresentamos a modelagem dinâmica de um manipulador subatuado e o conceito de índice de acoplamento. Este índice é utilizado na seqüência de controle ótimo do manipulador. A hipótese de que o número de juntas ativas seja maior que o número de passivas permite o controle ótimo das juntas passivas, uma vez que na etapa de controle destas há mais entradas (torques nos atuadores das juntas ativas), que elementos a controlar (posição das juntas passivas). Neste ponto reside a contribuição desta tese ao estado da arte, uma vez que não há até o momento publicação que proponha o controle ótimo das juntas passivas neste caso. === This work presents a control methodologie for the position of the passive joints of an underactuated manipulator in a suboptimal way. The term underactuated refers to the fact that not all the joints or degrees of freedom of the system are equipped with actuators, which occurs in practice due to failures or as design result. The passive joints of manipulators like this are indirectly controlled by the motion of the active joints using the dynamic coupling characteristics. The utilization of actuation redundancy of the active joints allows the minimization of some criteria, like energy consumption, for example. Although the kinematic structure of an underactuated manipulator is identical to that of a similar fully actuated one, in general their dynamic characteristics are different due to the presence of passive joints. Thus, we present the dynamic modelling of an underactuated manipulator and the concept of coulpling index. This index is used in the sequence of the optimal conirol of the manipulator. The hipotheses that the number of active joints is greatter than the number of passives (na>np) allows the optimal control of the passive joints, since there are more inputs (torques at the actuators of the active joints), than elements to be controlled (position of the passive joints). At this point resides the contribution of this dissertation to the state of the art, once there is no publication that proposes the optimal control of the passive joints in this case.