Robot Manipulator Systems: Analysis and Control

Manipulator systems are rather complex and highly nonlinear which makes difficult their analysis and control. Classic system theory is veil known, however it is inadequate in the presence of strong nonlinear dynamics. Nonlinear controllers produce good results [1] and work has been done e. g. relating the manipulator nonlinear dynamics with frequency response [2–5]. Nevertheless, given the complexity of the problem, systematic methods which permit to draw conclusions about stability, imperfect modelling effects, compensation requirements, etc. are still lacking. In section 2 we start by analysing the variation of the poles and zeros of the descriptive transfer functions of a robot manipulator in order to motivate the development of more robust (and computationally efficient) control algorithms. Based on this analysis a new multirate controller which is an improvement of the well known “computed torque controller” [6] is announced in section 3. Some research in this area was done by Neuman [7,8] showing tbat better robustness is possible if the basic controller structure is modified. The present study stems from those ideas, and attempts to give a systematic treatment, which results in easy to use standard engineering tools. Finally, in section 4 conclusions are presented.

Design, modeling and control of an autonomous field robot for white asparagus harvesting

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2014

Experimental Modeling and Control Strategies on an Open Mobile Robot Platform PRIM

This research work deals with the problem of modeling and design of low level speed controller for the mobile robot PRIM. The main objective is to develop an effective educational tool. On one hand, the interests in using the open mobile platform PRIM consist in integrating several highly related subjects to the automatic control theory in an educational context, by embracing the subjects of communications, signal processing, sensor fusion and hardware design, amongst others. On the other hand, the idea is to implement useful navigation strategies such that the robot can be served as a mobile multimedia information point. It is in this context, when navigation strategies are oriented to goal achievement, that a local model predictive control is attained. Hence, such studies are presented as a very interesting control strategy in order to develop the future capabilities of the system

Predictive motion control of a mirosot mobile robot

This paper discusses predictive motion control of a MiRoSoT robot. The dynamic model of the robot is deduced by taking into account the whole process - robot, vision, control and transmission systems. Based on the obtained dynamic model, an integrated predictive control algorithm is proposed to position precisely with either stationary or moving obstacle avoidance. This objective is achieved automatically by introducing distant constraints into the open-loop optimization of control inputs. Simulation results demonstrate the feasibility of such control strategy for the deduced dynamic model

Integració d'un sensor sonar d'escombrat lateral en un robot submarí

El grup de Visió per Computador i Robòtica (VICOROB) disposa de varis robotssubmarins per a la recerca i inspecció subaquàtica. Recentment s’ha adquiritun sensor sonar d’escombrat lateral el qual s’utilitza per realitzar imatgesacústiques del fons marí quan aquest es mou principalment a velocitat constanti mantenint el rumb.Els robots del grup VICOROB estan equipats amb diferents tipus de sensors icàmeres per analitzar el fons marí. Aquest sensors són de gran qualitat ipermeten conèixer de manera bastant satisfactòria l’entorn a les proximitats delrobot. Freqüentment però, aquest sensors estant sotmesos a diferentsrestriccions depenent de la seva naturalesa de funcionament, de tal maneraque es necessària la seva combinació per resoldre determinats problemes endiferents situacions.Amb aquest projecte, es pretén integrar un nou sistema de captura d’imatgessonores del fons marí, en un dels robots. Amb la integració d’aquest nousensor, s’espera obtenir una opció alternativa els sistemes actuals que puguiaportar informació addicional sobre el fons. Aquest sistema podrà ser utilitzatper realitzar tasques per les quals els altres sensors no estant preparats o béper complementar informació d’altres sensor

Control d'un robot de 3 graus de llibertat

Partint d'una estructura robòtica de 3 graus de llibertat, s'ha de fer el disseny deles unitats de potència i control , muntatge, conexionat, programació i posta enmarxa per poder generar trajectòries des d'un PC.Per aconseguir l'objectiu s'han realitzat les següents fites:a) Ajust i modificacions mecàniques de la estructura robòticaSubstitució de xavetes i canvi de pinyons.b) Implementar, modificar i ajustar elements elèctrics del robot.Substitució de motor elèctric espatllat, realitzar un nou cablejat cap a lanova unitat de control i substitució d'un sensor de posició.c) Disseny i muntatge de la unitat de potènciaSelecció de la targeta MD03 per controlar l'alimentació, velocitat i sentitde gir del motors, que controlen els 3 graus de llibertat. Mecanització enuna caixa incloent: fusibles, amperímetres i connectors. Cablejat elèctric iposta en funcionament.d) Disseny, muntatge elèctric i programació de la unitat de control.Selecció del PLC S7300Escollir el tipus de comunicacions que es realitzaran tant amb la unitat depotència com amb el PC.Disseny plànols elèctrics mitjançant el programa EPLAN.Mecanització, cablejat i posta en marxa del disseny elèctric.El disseny del software es realitzarà mitjançant l'eina de programacióSTEP7 de SiemensProgramació del PLC per poder treballar diferents tipus de moviments itrajectòriese) Disseny i programació de la interfície d'usuari des d'un PCProgramació d'una interfície gràfica mitjançant WinCC Flexible per tal quel'usuari només introduint dades pugui fer que el robot es mogui demanera manual o semiautomàtica . També s'ha programat per tal quegeneri trajectòries en mode automàtic.S'ha programat una illa de pick and place a mode d'exemplificació.

Integració de la posició GPS per fer el control del moviment d'un robot

L’objectiu d’aquest treball és fer un estudi dels diferents tipus de sistemes de posicionament global que hi ha en el mercat, elegir un mòdul receptor assequible per poder analitzar-lo i veure si disposa de les característiques adequades per integrar-lo en un robot autònom d’exploració del projecte Sant Bernardo. S’hauran de fer les anàlisis de la precisió del mòdul en les diferents direccions cardinals, es a dir Nord, Sud, Est, Oest i altura i veure la diferència d’error que hi ha en cada una, veure si la precisió varia molt en diferents situacions, com en cel obert, en sotabosc, costat i interior edificis. A més a més s’haurà de mirar la repetibilitat, la diferencia d’error amb diferentnombre de satèl•lits connectats i si disposa de suficient velocitat de processat per a podar corregir la posició del robot en moviment. Un cop analitzades les característiques del mòdul receptor elegit, es decidirà si aquest ésadequat per fer les correccions de posició del robot, o s’haurà d’adquirir un mòdul de característiques superiors i per tant molt més car per a dura a terme adequadament la correcció de la posició

Control de posició del robot wifibot

Aquest projecte pretén presentar de forma clara i detallada l’estructura i el funcionament del robot així com dels components que el conformen. Aquesta informació és de vital importància a l’hora de desenvolupar aplicacions per al robot. Un cop descrites les característiques del robot s’analitzaran les eines necessàries i/o disponibles per poder desenvolupar programari per cada nivell de la forma més senzilla i eficient possible. Posteriorment s’analitzaran els diferents nivells de programació i se’n contrastaran els avantatges i els inconvenients de cada un. Aquest anàlisi es començarà fent pel nivell més alt i anirà baixant amb la intenció de no entrar en nivells més baixos del necessari. Baixar un nivell en la programació suposa haver de crear aplicacions sempre compatibles amb els nivells superiors de forma que com més es baixa més augmenta la complexitat. A partir d’aquest anàlisi s’ha arribat a la conclusió que per tal d’aprofitar totes les prestacions del robot és precís arribar a programar en el nivell més baix del robot. Finalment l’objectiu és obtenir una sèrie de programes per cada nivell que permetin controlar el robot i fer-lo seguir senzilles trajectòries

Remote control of pulmonary blood flow: a dream comes true.

The indication for pulmonary artery banding is currently limited by several factors. Previous attempts have failed to produce adjustable pulmonary artery banding with reliable external regulation. An implantable, telemetrically controlled, battery-free device (FloWatch) developed by EndoArt SA, a medical company established in Lausanne, Switzerland, for externally adjustable pulmonary artery banding was evaluated on minipigs and proved to be effective for up to 6 months. The first human implant was performed on a girl with complete atrioventricular septal defect with unbalanced ventricles, large patent ductus arteriosus and pulmonary hypertension. At one month of age she underwent closure of the patent ductus arteriosus and FloWatch implantation around the pulmonary artery through conventional left thoracotomy. The surgical procedure was rapid and uneventful. During the entire postoperative period bedside adjustments (narrowing or release of pulmonary artery banding with echocardiographic assessment) were repeatedly required to maintain an adequate pressure gradient. The early clinical results demonstrated the clinical benefits of unlimited external telemetric adjustments. The next step will be a multi-centre clinical trial to confirm the early results and adapt therapeutic strategies to this promising technology.

Disseny i control d'un robot equilibrista sobre dues rodes

Dissenyar un robot equilibrista i construir-lo. A més implementar les funcions per poder fer que s'aguanti dret. El robot ens permetrà transportar documents i ens detectarà obstacles mentres fa el transport. Estarà controlat per una aplicació java construida especialment per poder fer el control per bluetooth i també podrem monitoritzar informació i fer canvis en la configuració.

Mobile Robot Local Predictive Control under Perception Constraints

This research extends a previously developed work concerning about the use of local model predictive control in mobile robots. Hence, experimental results are presented as a way to improve the methodology by considering aspects as trajectory accuracy and time performance. In this sense, the cost function and the prediction horizon are important aspects to be considered. The platformused is a differential driven robot with a free rotating wheel. The aim of the present work is to test the control method by measuring trajectory tracking accuracy and time performance. Moreover, strategies for the integration with perception system and path planning are also introduced. In this sense, monocular image data provide an occupancy grid where safety trajectories are computed by using goal attraction potential fields

Mobile robot experimental modeling and control strategies using sensor fusion

This research work deals with the problem of modeling and design of low level speed controller for the mobile robot PRIM. The main objective is to develop an effective educational, and research tool. On one hand, the interests in using the open mobile platform PRIM consist in integrating several highly related subjects to the automatic control theory in an educational context, by embracing the subjects of communications, signal processing, sensor fusion and hardware design, amongst others. On the other hand, the idea is to implement useful navigation strategies such that the robot can be served as a mobile multimedia information point. It is in this context, when navigation strategies are oriented to goal achievement, that a local model predictive control is attained. Hence, such studies are presented as a very interesting control strategy in order to develop the future capabilities of the system. In this context the research developed includes the visual information as a meaningful source that allows detecting the obstacle position coordinates as well as planning the free obstacle trajectory that should be reached by the robot

Remote Control of Mobile Devices in Android Platform

Remote control systems are a very useful element to control and monitor devices quickly and easily. This paper proposes a new architecture for remote control of Android mobile devices, analyzing the different alternatives and seeking the optimal solution in each case. Although the area of remote control, in case of mobile devices, has been little explored, it may provide important advantages for testing software and hardware developments in several real devices. It can also allow an efficient management of various devices of different types, perform forensic security tasks, etc ... The main idea behind the proposed architecture was the design of a system to be used as a platform which provides the services needed to perform remote control of mobile devices. As a result of this research, a proof of concept was implemented. An Android application running a group of server programs on the device, connected to the network or USB interface, depending on availability. This servers can be controlled through a small client written in Java and runnable both on desktop and web systems.

Control of a one-legged robot with energy savings

This paper presents a new strategy to control an one-legged robot aiming to reduce the energy expended by the system. To validate this algorithm, a classic method as benchmark was used. This method has been extensively validated by simulations and experimental prototypes in the literature. For simplicity reasons, the work is restricted to the two dimensional case due to simplicity reasons. This new method is compared to the classic one with respect to performance and energy expended by the system. The model consists on a springy leg, a simple body, and an actuated hinge-type hip. The new control strategy is composed of three parts, considering the hopping height, the forward speed, and the body orientation separately. The method exploits the system passive dynamics, defined as non-forced response of the system. In this case, the model is modified adding a spring to the hip. The method defines a desired leg trajectory close to the passive hip swing movement. Simulation results for both methods are analyzed and compared.