A redundant dynamic model of parallel robots for model-based control

Abstract

<jats:title>SUMMARY</jats:title><jats:p>The use of extra sensors in parallel robots can provide an increase in control performance, making it possible to fully exploit the potential of these mechanisms. In this paper, a comprehensive redundant dynamic modelling procedure for the six-degree-of-freedom Gough platform is presented. The proposed methodology makes it possible to define the model in terms of all sensorized joint variables in order to implement redundant information-based control, and an example, the Extended Computed Torque Control (Extended CTC) approach, is developed. This, applied to parallel robots, ensures better dynamic performance than the traditional CTC approach. In order to validate dynamic modelling, a two-step procedure is used in this paper. First, the redundant dynamic model is validated by comparing its dynamic performance with the previous research in the field. Second, an exhaustive study is carried out that demonstrates the advantages of the redundant dynamic model when used in the Extended CTC approach.</jats:p>

Modelagem dinâmica e controle de robô manipulador de arquitetura paralela assimétrica de três graus de liberdade.

“…A principal característica dessa arquitetura reside na sua alta rigidez e capacidade de movimentação do efetuador com seis graus de liberdade. Outros autores como Davliakos e Papadopoulos (2008) e Zubizarreta et al (2011Zubizarreta et al ( , 2013) também se dedicaram a aplicar a arquitetura Gough-Stewart em tarefas de manipulação.…”

“…As principais estratégias aplicadas ao controle de robôs de arquitetura paralela identificadas na literatura foram: O controle de robôs para alto desempenho é normalmente dividido em uma parte não linear, baseada no modelo dinâmico do manipulador, e uma parte de compensação de incertezas de modelagem ZUBIZARRETA et al, 2013).…”

“…A parte baseada em modelo é geralmente desenvolvida segundo o método de torque computado (ZUBIZARRETA et al, 2013). Neste método adota-se uma entrada de controle que elimine as não linearidades do modelo dinâmico e que tenha um parâmetro que passará a ser a nova entrada de controle de um sistema dinâmico linear equivalente (SICILIANO et al, 2009;CRAIG, 2005;SLOTINE, LI, 1991).…”

“…Segundo Zubizarreta et al (2013), as técnicas usuais de identificação dinâmica aplicadas a mecanismos paralelos não oferecem resultados de mesma qualidade que os obtidos para mecanismos seriais. Assim, mesmo utilizando modelos mais elaborados para o desenvolvimento de leis de controle por torque computado, os erros de modelagem podem resultar em instabilidade do sistema.…”

“…Em (ZUBIZARRETA et al, 2013) os ganhos foram ajustados de forma a resultar em sobressinal de 5% e tempo de pico de 0,05s para resposta à degrau para cada uma das variáveis controladas. Em (ZUBIZARRETA et al, 2011(ZUBIZARRETA et al, , 2012, os parâmetros de resposta temporal adotados foram 5% de sobressinal e 0,1s de tempo de pico.…”