Controle de Movimento de um Manipulador Completamente Paralelo utilizando Controle Ótimo

Victor Renan Bolzon¹; Fabian Andres Lara-Molina¹; Edson Hideki Koroishi¹; Thiago Murilo Grossi¹; Daniel Almeida Colombo¹

¹ Universidade Tecnológica Federal do Paraná

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0134

Resumo

O objetivo deste trabalho é aplicar controle ótimo a um manipulador paralelo para minimização do erro no rastreamento de trajetórias no espaço de trabalho. O manipulador completamente paralelo considerando neste trabalho é o Manipulador Plataforma de Stewart-Gough que é um mecanismo paralelo de seis Graus-de-Liberdade (GdL), formado por uma base fixa ligada a uma plataforma móvel mediante seis pernas extensíveis com juntas ativas prismáticas (P). As pernas extensiveis possuem uma junta esférica (S) na extremidade que liga à plataforma móvel, e junta universal (U) passiva na base fixa, esta configuração é definida como UPS. A cinemática paralela da Plataforma Stewart-Gough permite maior precisão de posicionamento e transmissão de grandes cargas em comparação aos mecanismos seriais. A empregabilidade da Plataforma de Stewart-Gough é bem ampla: simuladores de voo, máquinas industriais, e por causa da sua alta precisão é utilizada em robôs cirúrgicos. A modelagem dinâmica completa da Plataforma de Stewart-Gough foi estabelecida pelo uso da formulação de Newton-Euler, esta permite expressar a equação dinâmica mediante uma expressão fechada. Na modelagem do manipulador foram consideradas a dinâmica das pernas, plataforma móvel e atuadores lineares das juntas ativas. O controle de posição foi implementado utilizado o Controle de Torque Computado (CTC) juntamente com o Regulador Linear Quadrático (RLQ). Considerando o sistema com múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO), justifica-se o uso de técnicas de controle moderno para apresentar uma solução conveniente. A partir de um estado inicial, o controle ótimo, que é uma técnica de controle moderno, fornece um sistema de cálculo da matriz de ganho de controle através da realimentação. Adicionalmente, um controlador PD foi implementado com o objetivo de avaliar a precisão da nos rastreamento de trajetória com ambos controladores, erros de posição, e as características do controle RQL. Desta forma, foi implementado o controle em cada perna da Plataforma no espaço da

Palavras-chave: Controle Ótimo ; Plataforma de Stewart-Gough ; Regulador Linear Quadrático; Controle de Torque Computado