Otimização e controlo de um braço robótico com técnicas bio-inspiradas
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Data
2017-12-04
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Resumo
Na robótica industrial o transporte de cargas suspensas tem de ser feito com garantias de segurança da carga e do meio envolvente, o que normalmente se traduz em movimentos lentos para não haver oscilação da carga. Este trabalho tem como objetivo a implementação de algoritmos de controlo que possibilitem o transporte rápido de uma massa suspensa de um ponto para outro criando a mínima oscilação possível da massa no final do movimento.
Neste trabalho foi utilizado o braço robótico UR5 da Universal Robots, ao qual foi acoplado um pêndulo na extremidade do mesmo, e foi definida uma trajetória linear a ser efetuada pela extremidade do braço de forma a poder criar as condições necessárias para o desenvolvimento do trabalho. Para diminuir a oscilação provocada pelo movimento rápido do braço robótico foi implementado um controlador Posicast que teve de ser adaptado tendo em conta a dinâmica do robô UR5. Para otimizar os parâmetros do controlador Posicast para o caso em estudo foi utilizado um algoritmo de otimização por enxame de partículas, adaptado a este problema, em conjunto com um simulador que permite prever o comportamento do braço robótico. Para validar a eficácia do algoritmo de otimização por enxame de partículas foi feito um conjunto de testes para diferentes condições de forma a poder comparar os resultados obtidos no simulador com os obtidos pelo robô e verificar se o parâmetro otimizado pelo algoritmo corresponde ao ideal a ser utilizado pelo UR5.
In industrial robotics the transport of suspended loads has to be performed with guarantees of safety for the load and the surrounding environment, which usually translates into slow movement so that there is no load oscillation. This work aim at the implementation of control algorithms that allow the rapid transport of a suspended mass from one point to another creating the minimum possible oscillation of the mass at the end of the movement. In this work the robotic arm UR5 of Universal Robots was used, to which a pendulum was attached to the tool center point (TCP), and a linear trajectory was defined to be executed by the robot arm TCP in order to create the necessary conditions to perform the work. To reduce the oscillation caused by the rapid movement of the robotic arm a Posicast controller adapted taking into account the dynamics of the robot UR5 was implemented. To optimize the Posicast controller parameters for the case under study, a particle swarm optimization algorithm, was used in conjunction with a simulator that enables predicting robotic arm behavior. To validate the effectiveness of the particle swarm optimization algorithm, a set of tests was executed for different conditions in order to compare the results obtained in the simulator with those obtained by the robot and to verify if the optimized parameter by the algorithm corresponds to the ideal one to be used by UR5.
In industrial robotics the transport of suspended loads has to be performed with guarantees of safety for the load and the surrounding environment, which usually translates into slow movement so that there is no load oscillation. This work aim at the implementation of control algorithms that allow the rapid transport of a suspended mass from one point to another creating the minimum possible oscillation of the mass at the end of the movement. In this work the robotic arm UR5 of Universal Robots was used, to which a pendulum was attached to the tool center point (TCP), and a linear trajectory was defined to be executed by the robot arm TCP in order to create the necessary conditions to perform the work. To reduce the oscillation caused by the rapid movement of the robotic arm a Posicast controller adapted taking into account the dynamics of the robot UR5 was implemented. To optimize the Posicast controller parameters for the case under study, a particle swarm optimization algorithm, was used in conjunction with a simulator that enables predicting robotic arm behavior. To validate the effectiveness of the particle swarm optimization algorithm, a set of tests was executed for different conditions in order to compare the results obtained in the simulator with those obtained by the robot and to verify if the optimized parameter by the algorithm corresponds to the ideal one to be used by UR5.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Palavras-chave
Robótica , Planeamento de trajetórias , Controlo de oscilação , Posicast , Otimização por enxame de partículas