Identificación de parámetros dinámicos de robots paralelos basada en un conjunto de parámetros significativos

Abstract

En Valencia, a de de 2009. ResumenLos robots paralelos constituyen un campo de investigación muy activo en losúlti-mos 20 años. Frente a los robots seriales presentan, fundamentalmente, dos conocidas ventajas como son, una mayor precisión en el posicionamiento y una mayor rigidez con respecto a la relación entre sus dimensiones y la carga de trabajo máxima. Los principales inconvenientes de estos robots paralelos son un espacio de trabajo más reducido y problemas específicos a la hora de planificar su control.Las aplicaciones industriales demandan cada vez más de una mayor precisión por lo que se debe de disponer de robots con controladores robustos basados en el conocimiento del modelo dinámico. Por otra parte, si se requieren simulaciones realistas se debe disponer de modelos dinámicos precisos para así evaluar con mayor certeza los posibles escenarios de operación de dichos robots antes de su puesta en práctica en el proceso industrial. La precisión del modelo dinámico depende en gran medida de la certeza con la que se puedan determinar los parámetros dinámicos del modelo, esto es: masas, localización del centro de gravedad, términos del inercia y paráme-tros de fricción. Entre las técnicas que se han propuesto para su determinación, la identificación de parámetros dinámicos por medio de métodos experimentales es la que ha proporcionado mejores resultados. Dichas técnicas de identificación han sido aplicadas en mayor medida a la determinación de los parámetros dinámicos de los robots seriales, siendo su aplicación a robots paralelos más escasa. Esta tesis se enmarca dentro de una linea de investigación sobre la identificación de parámetros dinámicos que se ha venido desarrollando en elÁrea de Ingeniería Mecánica de la Universidad Politécnica de Valencia durante losúltimos 10 años.Uno de los aspectos que se ha demostrado más importante en la identificación consiste en diseñar las trayectorias a partir de las cuales se extraen los datos en los que se va a basar la identificación. El objetivo que se pretende es el de diseñar los experimentos de forma tal de que se incremente la certidumbre con la cual se identifican los parámetros. En este sentido, se presenta el diseño del experimento basado en técnicas multicriterio.Uno de los resultados más relevantes de la presente tesis, es que no siempre el empleo de modelos dinámicos subyacentes muy complejos redunda en unos parámetros identificados más ajustados a la realidad. Esto es, se ha constatado de forma experimental que puede ser preferible considerar modelos más simples, pero constituidos por parámetros con una mayor significación a la hora de definir el comportamiento dinámico del sistema mecánico.i ii En la presente tesis se propone una metodología completa para la identificación de parámetros dinámicos de robots paralelos basada en un conjunto de parámetros significativos. Los aspectos más relevantes de la metodología propuesta se pueden resumir en: 1) A partir de la identificación de parámetros considerando un modelo dinámico subyacente completo, ir reducien...

New Methodology for Inertial Identification of Low Mobility Mechanisms Considering Dynamic Contribution

“…In closed kinematic chains, the linear dependencies of parameters by simple inspection of the topology do not constitute a trivial task. In parallel robots, the work of Bennis et al [16] presents a method to determine the symbolic base parameters through the analysis of the energy the system. Another method that can be applied to closed kinematic chains is developed by Iriarte [17] and Diaz-Rodriguez [18]; the method is based on the dimensional analysis of the values provided by the numerical method and has been tested and validated for planar mechanisms [19], not so for spatial mechanisms.…”

“…The dynamic parameter identification has been addressed until today, especially in robotics [6][7][8][9], [11][12][13][14][15][16][17][18]. However, for mechanical systems in general, few studies have been carried out [19][20][21][22].…”

Metodología para la identificación de parámetros dinámicos en sistemas mecánicos de baja movilidad: Aplicación a una suspensión de vehículo automóvil.

“…En robots serie de diferentes configuraciones se pueden citar los trabajos de Pfeiffer y Holzl [68], Antonelli et al [6], Bhattacharya et al [13], Guegan et al [43], Abdellatif et al [1] y Grotjahn et al [42]. En robots paralelos se utilizan ambos métodos numéricos en trabajos como los de Calafiore et al [17], Farhat [31], Díaz -Rodríguez [22] e Iriarte [46]. Para mecanismos espaciales Chen y Beale [20] usan SVD para encontrar un conjunto de parámetros mínimos en un mecanismo de cuatro barras espacial.…”

“…En robots paralelos, los trabajos de Bennis et al [12] y Khalil y Bennis [50] parten del análisis energético del sistema para determinar simbólicamente las relaciones de dependencia cuando se tienen uniones cinemáticas rotacionales y traslacionales. Por otro lado, más recientemente, Iriarte [46] y Díaz -Rodríguez [22] plantearon una metodología basándose en el análisis dimensional de los valores que el método numérico proporciona [47]. En este método se comparan las expresiones numéricas de los parámetros base con todas las posibles expresiones simbólicas dimensionalmente coherentes hasta encontrar las expresiones simbólicas equivalentes.…”

“…La característica buscada define el criterio de optimización. Así se tienen criterios basados en la minimización del número de condición de la matriz de observación usados por Farhat [31] y Gautier y Khalil [38], criterios estocásticos basados en la varianza y covarianza de los parámetros identificados como los usados por Swevers et al [80] y Martín [62], y optimizaciones basadas en multicriterios como los desarrollados por Iriarte [46] y Díaz -Rodríguez [22] y [23]. En cualquier caso, la literatura reporta un alcance bajo de condicionamiento numérico en robots serie como lo reporta Pfeiffer y Holtz [68] y en robots paralelos como lo presenta Farhat [31].…”