Generación Automática de Modelos para Dinámica de Robots Módulares Reconfigurables

En el control y simulación de un sistema de robot modular, que consiste en unidades de junta y enlace estandarizadas e interconectadas, la derivación manual de su modelo dinámico requiere un esfuerzo tremendo porque estos modelos cambian todo el tiempo a medida que la geometría del robot se altera tras la reconfiguración del módulo. Este artículo presenta un método para automatizar la generación de la ecuación de movimiento en forma cerrada de un robot modular con grados de libertad y geometría arbitrarios. La geometría del robot que consideramos aquí es de tipo ramificado sin bucles. Se introduce una técnica gráfica, denominada gráficos cinemáticos y realizada a través de matrices de incidencia de ensamblaje (AIM) para representar la secuencia de ensamblaje del módulo y la geometría del robot. La formulación del modelo dinámico comienza con el algoritmo recursivo de Newton-Euler. La velocidad generalizada, la aceleración y las fuerzas se expresan en términos de operaciones lineales sobre se(3), el álgebra de Lie del grupo euclidiano SE(3). Basado en la relación de equivalencia entre la formulación recursiva y la formulación lagrangiana en forma cerrada, se utiliza la matriz de accesibilidad del gráfico cinemático del robot para asistir en la construcción de la ecuación de movimiento en forma cerrada de un robot modular. Esta técnica de generación automática de modelos puede aplicarse al control de células de trabajo robóticas rápidamente reconfigurables y a otros equipos de automatización construidos en torno a componentes modulares que requieren modelos dinámicos precisos.