Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://hdl.handle.net/11422/23224
Especie: Dissertação
Título : Real-time path-constrained trajectory planning for robot manipulators with energy budget optimization
Autor(es)/Inventor(es): Cunha, Danilo Vannier
Tutor: Lizarralde, Fernando Cesar
Resumen: Otimização de trajetórias é um tema de grande relevância na comunidade de robótica. Várias aplicações industriais têm limitação de energia, como equipamentos submarinos e veículos elétricos. Essa dissertação considera o rastreamento de trajetórias de caminho fixo de manipuladores robóticos onde as trajetórias são otimizadas para utilizar-se um limite pré-definido de energia. A estratégia proposta é baseada na técnica de horizonte móvel do controle preditivo utilizando-se de uma parametrização do caminho que reduz a dimensão para uma variável. A dinâmica da trajetória parametrizada é governada por um sistema linear que pode ser considerado como um parâmetro de controle. Em seguida, uma função de energia baseada no conceito de trabalho e uma função de custo são definidas. Com isso, o controle é feito associando-se controle preditivo com o método de Newton minimizando-se então a função de custo em tempo real. Além disso, a técnica de torque computado é empregada para linearizar o sistema. A solução proposta é também formulada no espaço de trabalho do manipulador permitindo-se o uso de controle cinemático, o que é fundamental considerando-se que vários manipuladores industriais permitem apenas controle de velocidade. A solução proposta nessa dissertação foi verificada por meio de simulações numéricas. Resultados experimentais com um manipulador de quatro graus de liberdade ilustram a aplicabilidade da solução proposta.
Resumen: Trajectory optimization is of great relevance for the robotics community. Many industry applications have energy limitations, such as subsea installed equipment or electric vehicles. This dissertation considers the optimization of path-constrained trajectory for robot manipulators with limited energy budget. The proposed strategy is based on a Nonlinear Receding Horizon Predictive Control (NRHPC) using a path parameterization of dimension one. The dynamic of the parameterized trajectory is governed by a predefined linear system, then an energy and a cost functions are defined and a NRHPC based on a Newton method is used to minimize the cost function in real time. A computed torque linearization scheme is considered to simplify the Newton method. The solution is also formulated in the manipulator task space permitting to be used with a kinematic control scheme, which is fundamental since many industrial manipulators only allow velocity control. The proposed solution is verified with several numerical simulations. Experimental results using a four degrees of freedom manipulator illustrate the applicability of the proposed solution.
Materia: Otimização de trajetória
Manipulador dinâmica
Controle não linear
Materia CNPq: Engenharia Elétrica
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Unidade de producción: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editor: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Fecha de publicación: mar-2020
País de edición : Brasil
Idioma de publicación: eng
Tipo de acceso : Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: Engenharia Elétrica

Ficheros en este ítem:
Fichero Descripción Tamaño Formato  
940077.pdf6.18 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.