Simulación dinámica de manipuladores móviles por medio de las ecuaciones de Gibbs-Appell

Abstract

En este trabajo son desarrolladas las ecuaciones dinámicas de movimiento para un sistema manipulador móvil, haciendo uso de las ecuaciones de Gibbs-Appell. La cinemática impone en el modelo restricciones de tipo no holonómica, que son consideradas en el análisis, e incorporadas a las ecuaciones dinámicas. El mecanismo se basa en un vehículo tipo triciclo sobre el que se encuentra apoyado un brazo manipulador robótico tipo serial, cuyas juntas son de revolución. Se hace uso de dos notaciones para la transformación de las variables cinématicas, la notación de Sheth-Uicker y la mucha más difundida notación de Denavit-Hartenberg, para modelar la plataforma móvil y el brazo robótico, respectivamente. Se desarrolla un algoritmo que permiten resolver el problema dinámico directo, de una manera bastante eficiente, a partir de acoplar algoritmos que se realizaron en investigaciones anteriores, pero que modelaban ambos componentes de manera independiente, la plataforma móvil o el brazo manipular por separado. El algoritmo propuesto se desarrolla en MATLAB, Y los resultados obtenidos son comparados para su validación con un modelo desarrollado en un programa comercial de simulación dinámica.

In this work the dynamics equation of movement for a mobile manipulator are developed. The derived centralized model is based on Gibbs-Appell equations. The imposed kinematic nonholonomic constraints are included and incorporated into the dynamics. The mechanism consists in a mobile vehicle in which is joining a robot manipulator, which have only revolution pair. We used two notations, at first Sheth-Uicker notation was used for the mobile vehicle, and then Denavit-Hartenberg notation was used for the robot manipulator. Algorithms to solve the forward dynamics problems of open chain robots are developed, in an efficient way. This algorithms are developed, based on others algorithms, which solve the dynamics problems, one for the mobile vehicle and the other one for the robot manipulator. The proposed algorithm is developed in MATLAB R200Sa. Then, the results are compared to validate it, with a model develop in commercial software in dynamics simulation.