Identificación paramétrica del modelo NARMAX del comportamiento dinámico de la posición del efector final de un manipulador robótico de tres grados de libertad.
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Date
2023-04
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
El desarrollo de este trabajo de tesis consiste en obtener el modelo NARMAX del
comportamiento dinámico de la posición del efector final de un manipulador robótico de
tres grados de libertad mediante un proceso de identificación paramétrica. Para eso se
obtuvieron datos experimentales de la posición angular de cada una de las articulaciones
luego de ser excitadas con una determinada señal. A partir de los datos de posición
angular y la cinemática directa se obtuvo la posición del efector final del manipulador
robótico, después de obtener los datos experimentales se procedió a seleccionar los
elementos de la estructura del modelo paramétrico. Una vez seleccionados los elementos
de la estructura del modelo se pasó a la estimación de los coeficientes de dichos elementos
para finalizar con la validación del modelo obtenido.
Para la ejecución de las pruebas experimentales se implementó un manipulador
robótico de tres grados de libertad, el cual está conformado por tres servomotores que
funcionan como actuadores de cada de una de las articulaciones del manipulador robótico.
Como sensor de posición se utilizó los potenciómetros internos de cada uno de los
servomotores y el material base utilizado para la construcción de los eslabones es el
aluminio. Para la adquisición de datos se utilizó una placa Arduino Leonardo en
comunicación con una laptop con el software Matlab.
Para la selección de los elementos de la estructura del modelo se utilizó el criterio
de error reduction ratio (ERR) y el algoritmo FROLS para determinar los elementos más
relevantes de todos los elementos candidatos, el proceso de estimación de parámetros se
hizo con el algoritmo recursive least square (RLS) comúnmente utilizado en los filtros
adaptativos, para finalizar, para la validación del modelo se hizo uso del criterio del error
cuadrático medio.
Description
The development of this thesis work consists on obtaining the NARMAX model
of the dynamic behavior of the end-effector position of a robotic manipulator of three
degrees of freedom by means of a parametric identification process. for this experimental
data of the angular position of each of the joints is obtained after being excited with a
certain signal, from the angular position data and the direct kinematic we obteined the
end-effector position of the robotic manipulator, after obtaining the experimental data,
we proceeded to select the elements of the structure of our parametric model, once the
elements of the structure of the model have been selected, the coefficients of these
elements were estimated to end with the validation of the model obtained.
For the execution of the experimental tests a robotic manipulator of three degrees
of freedom was implemented, which is made up of three servomotors that function as
actuators of each one of the joints of the robotic manipulator, the internal potentiometers
of each of the servomotors were used as position sensor, and the base material used for
the construction of the links is aluminum, for the acquisition of data, an Arduino Leonardo
board was used in communication with a laptop with Matlab software.
For the selection of the elements of the model structure, the error reduction ratio
(ERR) criterion and the FROLS algorithm were used to determine the most relevant
elements of all the candidate elements, the parameter estimation process was done with
the recursiveleast square (RLS) algorithm commonly used in adaptive filters, to finalize,
for the validation of the model, the criterion of the mean square error was used.
Keywords
posición del efector final de un manipulador robótico de tres grados de libertad.