Implementación de un control fuzzy para el control cinemático directo en un robot manipulador

Implementation of a fuzzy control for the direct kinematic control of a robot manipulator

En este artículo se muestra el desarrollo e implementación de la lógica difusa como herramienta decontrol de posición para cada una de las articulaciones de un robot tipo PUMA. Se hace una descripcióngeneral del robot y se muestra el cálculo del volumen de trabajo, el cual es usado para la fuzzificaciónen el desarrollo del controlador. Finalmente es mostrado el desarrollo y la simulación del controladorusando la toolbox fuzzy de Matlab, así como la descripción de una implementación realizada en un PLC.

INTRODUCCIÓN

La robótica ha experimentado en los últimos años un gran auge y se encuentra cada vez más presente en los medios universitarios e industriales. Desde que en 1978 General Motor Studios creara el robot PUMA (Manipulador Universal Programable para Tareas de Ensamblaje) se han desarrollado nuevos robots y entornos de programación que incluyen la sinergia de nuevos modelos del robot, su sensórica asociada y el entorno de trabajo para permitir la interacción del robot en ambientes dinámicos. Aquellos primeros robots como el PUMA hoy en día se han consolidado como modelos estándar y, aunque no pueden rivalizar con los robots actuales utilizados con fines comerciales, poseen ciertas características que los hacen muy atractivos desde el punto de vista didáctico. Es interesante por tanto trabajar con estos modelos en el desarrollo de controladores que permitan probar las diferentes estrategias de control desde el punto de vista cinemático y dinámico. Técnicas como el control fuzzy proveen una poderosa herramienta para resolver problemas con ambientes impredecibles [5]. Los controladores fuzzy pueden desempeñarse mejor que un controlador PID lineal puesto que estos no poseen características no lineales [6-7, 9].

MARCO CONCEPTUAL

Clasificación de los robots

Un robot puede ser clasificado atendiendo a diferentes criterios o características [1]. Esta clasificación suele depender de la aplicación o la tarea a desempeñar. De una manera bastante general se podrían definir dos grandes grupos: robots manipuladores y robots móviles. Los primeros son esencialmente brazos articulados o dicho de otra manera son cadenas cinemáticas abiertas formadas por varios eslabones, mientras que los segundos corresponden a robots cuyo desplazamiento no está restringido a la máxima longitud de sus articulaciones; entre ellos los más comunes son los vehículos con ruedas [3, 10-11].

Existen diferentes subclasificaciones y combinaciones que han terminado en nuevas generaciones de robots en los que se involucran técnicas de inteligencia artificial para dotarlos de cierta autonomía. En el caso de los robots manipuladores es posible clasificarlos de acuerdo a su configuración como: Cartesiano, Cilíndrico, Polar o Esférico, articular, SCARA y paralelo.