Controle de Preservação de Estruturas Elásticas (ESP) para Robôs Ativados Compliantemente

A conformidade física pode ser considerada uma das principais propriedades técnicas que um robô deve exibir para aumentar sua robustez mecânica. Além disso, as capacidades temporais de armazenamento de energia que a acompanham possibilitam movimentos cíclicos explosivos e energeticamente eficientes. Mas essas vantagens têm um preço, pois a conformidade introduz dinâmicas oscilatórias intrínsecas indesejadas, subativação e reduz a frequência natural da planta. Esses aspectos tornam o controle das variáveis de configuração do link uma tarefa desafiadora. Este artigo apresenta dois métodos de controle novos para implementar capacidades de rastreamento de movimento do lado do link e injetar uma característica de amortecimento desejada para suprimir vibrações do link ao longo da trajetória de referência para robôs ativados compliantemente com características elásticas não lineares. Provamos sua estabilidade assintótica global uniforme invocando um teorema de Matrosov. Ambas as abordagens, nomeadamente controle de preservação de estrutura elástica (ESP) e ESP+, têm em comum o fato de preservar as propriedades inerciais do lado do link e a estrutura elástica da dinâmica original da planta, daí o nome controle ESP. Além disso, o controle ESP foca em preservar as propriedades inerciais da dinâmica do motor, enquanto o controle ESP+ visa minimizar a modelagem dinâmica do lado do motor. O desempenho das leis de controle de feedback foi avaliado no Sistema Mão-Braço do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), um braço robótico de rigidez variável, onde a rigidez em cada uma de suas articulações é altamente não linear. Até onde sabemos, este é o primeiro controlador de rastreamento validado experimentalmente para robôs multijoint ativados compliantemente com elementos elásticos não lineares.