Estudo da utilização de um elemento complacente visando a melhoria do controle de força em robôs industriais

Abstract

Forças e momentos adicionais são requeridas nas juntas dos robôs de forma a realizar deslocamentos requeridos por tarefas que exigem contato com o meio. Se estas forças e momentos no efetuador final não forem controlados de maneira adequada o efetuador final pode falhar no cumprimento de sua tarefa ou até mesmo se danificar. O uso de robôs em tarefas que exigem o contato com o meio é limitado devido aos sensores de força e momento geralmente realizarem a leitura de sinais ruidosos. Este trabalho visa propor uma solução para melhorar o controle de força em malha-fechada aplicada em robôs seriais industriais. O acoplamento de um elemento complacente entre o efetuador final e o sensor de força e momento tende a minimizar ruídos no controle de força. Entretanto em função do uso deste elemento complacente ocorre um erro entre a posição desejada e a posição real do efetuador final e este erro de posicionamento precisa ser compensado. Um ajuste de trajetórias online é desenvolvido de maneira a reposicionar o robô de acordo com as forças e momentos aplicados no efetuador final que são utilizados para compensar o erro de posicionamento oriundo do elemento complacente. A solução proposta foi desenvolvida em um robô 3R planar e 6R espacial utilizando seus modelos estáticos com a modelagem dinâmica da complacência. Como resultados as trajetórias das juntas dos robôs compensando as forças e momentos aplicados no efetuador final são demonstradas graficamente.<br>

Abstract : Additional forces and moments are necessary on robot joints to perform displacements for robotic tasks requiring contact with the environment. If these forces and moments on end-effector are not controlled properly, the end-effector may fail to accomplish the task satisfactorily or damage itself. The use of robots for the tasks requiring contact with the environment is limited due force/moment sensors generally producing noisy signals. This paper proposing a solution to improve the performance of closed-loop force control strategy applied on a serial industrial robot. A compliant element is used between the end-effector and the force/moment sensor to minimize the noise in force control. However due to compliant element there occur a buffer between the desired goal and the actual one and it is necessary to compensate this buffer. An online path planning is developed for repositioning the robot, according to the forces and moments applied on end-effector which is used to compensate the buffer due to the compliant element. The proposed solution is developed in both 3R planar and 6R spatial robots using its static models with the dynamical model of the compliance. As a result, the robot joints trajectories compensating the forces/moments applied on end-effector are shown graphically.