Controle de um manipulador robótico sob efeito de dinâmicas não modeladas na base

Abstract

Neste trabalho, foi considerado o controle de um manipulador robótico montado sobre uma base não inercial. Foi utilizada a hipótese de que o manipulador não afeta os movimentos da plataforma. Controladores foram propostos para controlar o manipulador rejeitando as perturbações impostas pelo movimento da base. Foi considerado que os movimentos da plataforma são desconhecidos pelo controlador do manipulador, por isso utilizou-se uma unidade de medição inercial (IMU) com nove eixos para obter as orientações, velocidades e acelerações das juntas da plataforma. Uma plataforma de dois graus de liberdade foi descrita para representar a base não inercial e os controladores baseados no controle por torque calculado foram obtidos considerando a dinâmica da plataforma e implementados no Robot Operating System (ROS) utilizando o framework do ros_control. Os controladores propostos foram simulados utilizando o simulador Gazebo para uma referência de posição de junta e os resultados foram comparados utilizando o erro RMS como medida de desempenho. Os controladores que consideram a dinâmica da plataforma apresentaram significativa melhora no desempenho com relação a um controlador de torque calculado sem compensação para o movimento da plataforma.

In this paper, the control of a robotic manipulator mounted on a non-inertial base was considered. The assumption was made that the manipulator does not affect the movements of the platform. Controllers were proposed to control the manipulator by rejecting the disturbances imposed by the movement of the base. It was considered that the movements of the platform are unknown by the manipulator’s controller, so an inertial measurement unit (IMU) with 9-axis was used to obtain the orientations, speeds and accelerations of the platform joints. A 2 degree of freedom platform was described to represent the noninertial base and the controllers based on computed torque control law were obtained considering the platform dynamics and implemented in the Robot Operating System. (ROS) using the framework of ros_control. The proposed controllers were simulated using the Gazebo simulator for a joint position reference and the results were compared with the RMS error as the performance measure. The controllers considering the platform dynamics showed a significant performance improvement over a computed torque controller without compensation for platform movement.