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

摘要

Esta Tesis Doctoral se centra en la realizacion de investigaciones en el campo de la robotica, y mas concretamente en el analisis, diseno y evaluacion de estrategias de control de fuerza y su aplicacion a los robots caminantes. Entre otras ventajas potenciales que ofrece la incorporacion de sistemas de control de fuerza en robots caminantes, se pueden destacar como las mas significativas: evitar el riesgo de deslizamiento en los pies, mejora de la estabilidad mediante el control de la distribucion de las fuerzas en las patas, disminucion de la influencia de perturbaciones externas o internas (incluyendo errores de modelado), mejor adaptacion al entorno, conseguir movimientos suaves (acomodaticios) del robot, evitar vibraciones innecesarias en la estructura mecanica, y optimizar el consumo de energia para hacer a los robots mas autonomos. Asi pues, esta memoria se desenvuelve en torno a una linea de investigacion: el control de fuerza y su contribucion a resolver problemas relacionados con la estabilidad y el control de la interaccion 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 interes: robots humanoides y robots cuadrupedos, que presentan problematicas diferenciadas, y tambien 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 diseno de sensores de fuerza especificos. Los algoritmos de control propuestos aportan nuevas soluciones al problema del control de fuerza de las maquinas caminantes, que son de especial interes cuando estas se desplazan por terreno irregular o estan sometidas a perturbaciones. Se han seleccionado un robot humanoide que emplea accionamientos lineales y no lineales, y un robot cuadrupedo de grandes dimensiones, como candidatos para realizar la parte de implementacion de algoritmos y de evaluacion experimental. Sobre las dos plataformas seleccionadas, se han llevado a cabo numerosos experimentos con la finalidad de verificar el grado de consecucion de los objetivos propuestos, con resultados muy satisfactorios.