Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Doutor em Ciências (D.Sc.)

Servovisão Adaptativa e Controle de Força para Robôs Manipuladores com Cinemática e Dinâmica Incertas Interagindo com Ambientes Não-Estruturados

Antonio Candea Leite

Agosto/2011

Orientadores:

Fernando Cesar Lizarralde Liu Hsu

Programa:

Engenharia Elétrica

      Nesta tese considera-se o problema de servovisão e controle de força para robôs manipuladores incertos interagindo com ambientes não-estruturados por meio de um sensor de força e uma câmera monocular fixa. Um método de controle híbrido é proposto para combinar controle de força direta e servovisão adaptativa, quando a geometria da superfície de restrição e os parâmetros de calibração da câmera são considerados ambos incertos.
      A estratégia de servovisão é baseada em um método de simetrização através da fatoração da matriz de controle para solucionar o problema de controle adaptativo multivariável, sem medição da velocidade da imagem. A estratégia de controle de força é baseada em um termo de ação tegral devido à sua robustez com respeito ao atraso de medição e capacidade de remover perturbações na força. Um algoritmo de estimação é formulado para computar a geometria da restrição e orientar o efetuador sobre a superfície de contato durante a execução da tarefa usando medições online de força e deslocamento.
      A partir de uma estrutura em cascata, os esquemas de servovisão adaptativa e controle híbrido são combinados com uma estratégia de controle adaptativo de movimento no espaço das juntas, que considera a presença de incertezas na cinemática e na dinâmica não-lineares do robô. A análise de estabilidade é desenvolvida usando a teoria de estabilidade de Lyapunov e o paradigma de passividade. Simulações e resultados experimentais ilustram o desempenho e a viabilidade dos esquemas de controle propostos.