Diseño de un controlador descentralizado por retroalimentación de posición y velocidad para mejorar el control de posición de un robot de tres grados de libertad

Abstract

El control de manipuladores robóticos representa un desafío constante en el sector industrial debido a la necesidad de un posicionamiento preciso para la ejecución correcta de diversas tareas. En este contexto, esta investigación se propone implementar y evaluar dos sistemas de control en un robot de tres grados de libertad. La construcción mecánica del robot se ha realizado mediante prototipado 3D, utilizando motores de corriente continua con encoder y una configuración electrónica que permite la generación de pulsos PWM a través de drivers con el microcontrolador DOIT Esp32 DevKit v1. El primer sistema de control implementado es un controlador PID clásico, conocido por su amplio uso en aplicaciones de control, cuya eficacia en el posicionamiento del robot será evaluada. El segundo sistema de control incorpora parámetros específicos de cada motor, con el objetivo de mejorar significativamente tanto la exactitud del posicionamiento como el tiempo de respuesta del robot. Esta investigación busca determinar si el uso de un controlador descentralizado por retroalimentación de posición y velocidad reduce el error de posicionamiento angular y mejorar el tiempo de respuesta del robot, incrementando así su eficiencia y exactitud.

The control of robotic manipulators represents a constant challenge in the industrial sector due to the need for precise positioning to accurately perform various tasks. In this context, this research aims to implement and evaluate two control systems in a low-cost, three-degree-of- freedom robot. The mechanical construction of the robot has been accomplished through 3D prototyping, utilizing DC motors with encoders and an electronic configuration that enables PWM pulse generation via drivers with the DOIT Esp32 DevKit v1 microcontroller. The first control system implemented is a classical PID controller, widely known for its extensive use in control applications, and its effectiveness in robot positioning will be evaluated. The second control system incorporates specific parameters of each motor, aiming to significantly improve both the positioning accuracy and the response time of the robot. This research seeks to determine if the use of a decentralized controller with position and velocity feedback reduces the angular positioning error and improves the robot's response time, thus increasing its efficiency and accuracy.