Control de una antena sensora mediante la técnica de Input Shaping no lineal

ResumenEn la actualidad se usan barras flexibles junto a sensores de fuerza y par para detectar obstáculos en robótica móvil. Además se utilizan estos dispositivos para la detección de superficies y el reconocimiento de objetos. Estos dispositivos, llamados antenas sensoras, representan una estrategia de detección activa en la cual un sistema con servomotores mueve la antena hasta que golpea con un objeto. En ese instante, la información obtenida de los ángulos de los motores y la medida de los sensores de fuerza y par permiten saber la posición del punto de impacto con el objeto y suministran información valiosa sobre su superficie. Para mover la antena de manera rápida y precisa, este artículo propone un nuevo sistema de control en cadena abierta. La estrategia de control para reducir las vibraciones de la antena está basada en la técnica Input Shaping (IS). La antena realiza movimientos libres tanto azimutales como cenitales. Sin embargo, el movimiento cenital es claramente no lineal debido al efecto de la gravedad, el cual previene el uso de técnicas IS lineales. Por tanto, en este artículo se desarrolla un nuevo IS no lineal que tiene en cuenta el término de la gravedad. Los experimentos muestran la mejora en la reducción de la vibración del extremo para movimientos libres de la antena gracias a la técnica propuesta.

Flexible links combined with force and torque sensors can be used to detect obstacles in mobile robotics, as well as for surface and object recognition. These devices, called sensing antennae, perform an active sensing strategy in which a servomotor system moves the link back and forth until it hits an object. At this instant, information of the motor angles combined with force and torque measurements allow calculating the positions of the hitting points, which are valuable information about the object surface. In order to move the antenna fast and accurately, this article proposes a new open loop control for driving this flexible link based sensor. The control strategy is based on an (IS) Input Shaping technique, in order to reduce link vibrations. The antenna performs free azimuthal and vertical movements. However, the vertical movement is clearly non-linear due to the gravity effect, which prevents the use of standard linear IS techniques. Then a new nonlinear IS has been developed in this article which includes a linearization term of the gravity. Experiments have shown the improvements attained with this technique in the accurate vibration free motion of our antenna.