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Cómo mejorar el control cinemático de los robots

A través de un artículo el especialista en electrónica analógica, Steve Taranovich, sugiere reemplazar las identidades trigonométricas para obtener mejores resultados y precisión.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

La cinemática de un robot es una disciplina del gran mundo del control automático que estudia los movimientos de un sistema electromecánico, y sus algoritmos están delineados por modelos de identidades trigonométricas que son los responsables de establecer el desplazamiento del autómata.

   

De acuerdo a Steve Taranovich, especialista en electrónica analógica para la red editorial EDNAsia, estos modelos cinemáticos pueden ser preferidos por los ingenieros desarrolladores debido a que, a comparación de los modelos dinámicos, los cinemáticos suelen ser más simples, y considerando que los robots tales como los brazos utilizan la baja velocidad de su motor para controlar el bucle, resultan idóneos los modelos cinemáticos.

En un modelo cinemático, la posición, velocidad y aceleración de cada uno de los elementos del robot son calculados sin considerar las fuerzas que causan el movimiento. La relación entre el movimiento y las fuerzas asociadas se estudian en la dinámica de robots.

El desplazamiento de los robots sobre su propio eje o articulación se rige por modelos dinámicos y cinemáticos basados en identidades trigonométricas.
 

Pero si pudiéramos observar todos procesos internos que se ejecutan como parte del esquema digital de control analógico, nos daríamos que existen múltiples operaciones matemáticas, principalmente del tipo trigonométrico. En este sentido, Taranovich propone realizar una serie de adecuaciones a la estructura trigonométrica con el fin de incrementar el rendimiento de los robots.

“Muchos de nosotros probablemente nunca hemos utilizado la función tangente hiperbólica tanh(x) o la función de referencia sin(arctan(x)) desde que estábamos en la universidad. Pero esas funciones permiten un control cinemático”, menciona Taranovich, y agrega: “La cinemática determina la posición y la orientación de los movimientos del efector final de un brazo robótico en función de las coordenadas de su articulación.”

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Representación de una función tangente hiperbólica.
 

En términos de la función tanh(x), el especialista señala que el monitoreo simultáneo de la posición incluyendo la lectura de variables como la velocidad de línea y el seguimiento de la velocidad angular de los ejes X y Y es casi siempre el objetivo de todo proyecto aplicando mecanismos de anti-interferencia para alcanzar un mejor desempeño.

Menciona que una de las configuraciones más comunes en los robots móviles es el monociclo de accionamiento diferencial. Este tipo de robot tiene ruedas independientes y ruedas traseras sin motor que equilibran el cuerpo del robot, y por esta razón esta clase de autómatas es implementada para tareas como la limpieza de superficies, transporte de carga, detección submarina, vigilancia y para sillas de ruedas eléctricas, por mencionar algunos.

 

Representación de una función seno arco-tangente.
 

“Los robots móviles que necesitan movimiento a alta velocidad o movimiento pesado deben usar un modelo dinámico. En la referencia se utiliza un controlador dinámico para reducir la variación de los parámetros del robot para estos casos. Los resultados experimentales analizan el modelo de controlador cinemático del robot móvil que es más robusto y más preciso en el seguimiento de la precisión del movimiento”, sostuvo Taranovich.

Entre las herramientas que el especialista recomienda se encuentra MathWorks, la cual tiene entre sus atributos, un control adaptativo para modelos dinámicos de velocidad en robots diferenciales sobre ruedas.

“Me parece que la función de referencia de sin(arctan (x)) alcanza su pico más alto de forma gradual que la función tangente hiperbólica tanh (x). Quizás esa transición más suave sea lo que mejora la precisión de rastreo del robot y reduce el error de distancia en el movimiento”, subrayó Taranovich.

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