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Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI
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Vol. 13. Núm. 2.
Páginas 238-246 (Abril - Junio 2016)
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Vol. 13. Núm. 2.
Páginas 238-246 (Abril - Junio 2016)
DOI: 10.1016/j.riai.2016.01.004
Open Access
Control de Fuerza de Robots Manipuladores Basado en Observadores Proporcionales Integrales Generalizados
Generalized Proportional Integral observer–based force control in robot manipulators
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Alejandro Gutiérrez–Gilesa,
Autor para correspondencia
alejandrogilesg@comunidad.unam.mx

Autor para correspondencia.
, Marco A. Arteaga–Péreza, Hebertt Sira–Ramírezb
a Departamento de Control y Robótica. División de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional Autónoma de México. Apdo. Postal 70–256, México, D. F., 04510, México
b Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N. Avenida IPN, No. 2508. Departamento de Ingeniería Eléctrica, Sección de Mecatrónica. Colonia San Pedro Zacatenco Apdo. Postal 14740, 07300 México, D.F., México
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Resumen

En este trabajo se presenta el diseño de un controlador lineal robusto para el seguimiento simultáneo de posición y fuerza de robots manipuladores completamente actuados. Las no linealidades aditivas, posiblemente dependientes del estado, se modelan como una perturbación variante en el tiempo absolutamente acotada. Los observadores Proporcionales Integrales Generalizados (GPI, por sus siglas en inglés) son capaces de estimar esta perturbación desconocida y un cierto número de sus derivadas temporales de forma aproximada, aunque arbitrariamente cercana. Esta estimacińo del controlador para cancelar los efectos de los términos desconocidos. Hasta donde los autores saben, los observadores GPI no se han utilizado para el control de fuerza de robots manipuladores. Se presenta un análisis comparativo experimental para mostrar el buen desempeño del esquema propuesto

Palabras clave:
Control de fuerza
Control de posición
manipuladores robóticos
observadores de estados
control robusto.
Abstract

In this work the design of a linear observer–linear controller robust output feedback scheme is introduced for simultaneous trajectory tracking of position and force in fully actuated robot manipulators. The unknown state–dependent additive nonlinearity influencing the input–output description is modeled as an absolutely bounded “time–varying perturbation”. Generalized Proportional Integral (GPI) observers are shown to naturally estimate the unknown perturbation and a certain number of its time derivatives in an arbitrarily close manner. This information is used to advantage on the linear feedback controller design via a simple cancelation effort. To the best of the authors’ knowledge GPI observers have not been used before for robot force control. A comparison experimental analysis is presented to show the good performance of the proposed approach.

Keywords:
Force control
position control
robotic manipulators
state observers
robust control.
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