Análisis, diseño y evaluación de estrategias de control de fuerza en robots caminantes

Abstract

Esta Tesis Doctoral se centra en la realización de investigaciones en el campo de la robótica, y más concretamente en el análisis, diseño y evaluación de estrategias de control de fuerza y su aplicación a los robots caminantes. Entre otras ventajas potenciales que ofrece la incorporación de sistemas de control de fuerza en robots caminantes, se pueden destacar como las más significativas: evitar el riesgo de deslizamiento en los pies, mejora de la estabilidad mediante el control de la distribución de las fuerzas en las patas, disminución de la influencia de perturbaciones externas o internas (incluyendo errores de modelado), mejor adaptación al entorno, conseguir movimientos suaves (acomodaticios) del robot, evitar vibraciones innecesarias en la estructura mecánica, y optimizar el consumo de energía para hacer a los robots más autónomos. Así pues, esta memoria se desenvuelve en torno a una línea de investigación: el control de fuerza y su contribución a resolver problemas relacionados con la estabilidad y el control de la interacción con el entorno, en el campo de los robots caminantes.

Entre los diversos tipos de robots caminantes posibles, se ha afrontado el problema del control de fuerza en dos casos de especial interés: robots humanoides y robots cuadrúpedos, que presentan problemáticas diferenciadas, y también algunos elementos comunes. En la tesis se investigan y proponen nuevas estrategias de control de fuerza para estos tipos de robots caminantes, lo que involucra el diseño de sensores de fuerza específicos. Los algoritmos de control propuestos aportan nuevas soluciones al problema del control de fuerza de las máquinas caminantes, que son de especial interés cuando éstas se desplazan por terreno irregular o están sometidas a perturbaciones. Se han seleccionado un robot humanoide que emplea accionamientos lineales y no lineales, y un robot cuadrúpedo de grandes dimensiones, como candidatos para realizar la parte de implementación de algoritmos y de evaluación experimental. Sobre las dos plataformas seleccionadas, se han llevado a cabo numerosos experimentos con la finalidad de verificar el grado de consecución de los objetivos propuestos, con resultados muy satisfactorios.