Control de manipuladores robóticos en tiempo mínimo con restricciones de trayectoria geométrica

Convencionalmente, los algoritmos de control de robots se dividen en dos etapas, a saber, la planificación de trayectorias y el seguimiento de trayectorias (o control de trayectorias). Esta división se ha adoptado principalmente como un medio para aliviar las dificultades en el tratamiento de dinámicas complejas de manipuladores acoplados. La planificación de trayectorias generalmente determina el tiempo de posición y velocidad del manipulador sin considerar su dinámica. En consecuencia, la simplicidad obtenida de la división tiene un costo en la eficiencia de la utilización de las capacidades del robot. Para eliminar al menos parcialment esta ineficiencia, este artículo considera una solución al problema de mover un manipulador en tiempo mínimo a lo largo de una trayectoria geométrica especificada sujeta a restricciones de torque/fuerza de entrada. Primero describimos la dinámica del manipulador utilizando funciones paramétricas que representan las restricciones de la trayectoria geométrica que deben ser respetadas para evitar colisiones, así como las exigencias de la tarea. En segundo lugar, las restricciones sobre los torques/fuerzas de entrada se convierten en aquellas sobre los parámetros. En tercer lugar, la solución en tiempo mínimo se deduce en forma de algoritmo utilizando técnicas de plano de fases. Finalmente, se presentan ejemplos numéricos para demostrar la utilidad del método de planificación de trayectorias desarrollado.