A Modular ROS Framework for Enhanced KUKA YouBot Manipulation

Autores:

Cristian Rosero-Sánchez, Paulina Ayala, Marlon Santamaria, Marcelo García (Docentes UTA)
Manuel-Edmundo Llango-Pullotasig (Docentes ISUC)

Esta investigación aborda el desafío del control preciso de seguimiento de trayectoria  en el manipulador robótico KUKA YouBot, centrándose en un método alternativo de control de par calculado. El estudio busca superar las no linealidades inherentes a los sistemas robóticos, considerando tanto las incertidumbres estructuradas (errores del modelo) como las no estructuradas (fricción). El enfoque propuesto implementa un controlador PID en cascada, combinando controladores de posición y velocidad para mejorar el rechazo de perturbaciones. Un aspecto crítico de la investigación es la identificación precisa de los parámetros del modelo dinámico, ya que los proporcionados por los fabricantes suelen ser imprecisos. El trabajo incluye un análisis detallado de la semántica utilizada en los algoritmos de cuerpo rígido, lo que contribuye a una construcción más precisa de las relaciones geométricas. Para mejorar el rendimiento del controlador, el estudio incorpora compensación de fricción. La implementación se complementa con una capa de control de seguridad que monitorea continuamente los estados de las articulaciones, protegiendo el valioso hardware del sistema. La validación experimental incluye tareas de compensación de gravedad y pruebas del controlador con trayectorias analíticas. Se realizaron experimentos de modelado y compensación de fricción, y el esquema de control se evaluó en las articulaciones más alejadas de la base. Los resultados demuestran que, a pesar de las imprecisiones en los parámetros del modelo dinámico, el controlador logra un seguimiento preciso de la trayectoria con errores aceptables en las articulaciones del manipulador. Este logro es significativo dada la complejidad del sistema y los desafíos que plantean las incertidumbres.

Ubicación: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-98890-5_55