Diseño e implementación de un controlador difuso T-S tipo 1 para mejorar el posicionamiento de una articulación robótica con reductor RV aplicada en tareas de maquinado

Abstract

Los reductores RV son mecanismos de alta precisión empleados en articulaciones de robots industriales, pero presentan un comportamiento no lineal y una inherente elasticidad, lo cual complica el diseño y la implementación del respectivo sistema de control en aplicaciones como el fresado automatizado. En la presente tesis se aborda este problema proponiendo que un controlador difuso T-S de tipo 1, el cual no requiere que se calculen con gran precisión los parámetros del modelo matemático, logrará mejorar el error de posicionamiento y el tiempo de respuesta respecto de controladores tradicionales, como el control PID. Para validar esta hipótesis, se diseñaron ambos controladores haciendo uso de las herramientas de MATLAB y Simulink, y se realizaron pruebas sobre un prototipo de un reductor RV fabricado mediante impresión 3D, cuya relación de transmisión es de 1:30, accionado por un motor de pasos. Los resultados demostraron una disminución en el error de posicionamiento, y una reducción en el tiempo de respuesta, con lo que se confirma que es una alternativa viable para mejorar el desempeño de estos mecanismos.

RV reducers are high-precision mechanisms used in industrial robot joints, but they exhibit nonlinear behavior and elasticity, which complicates the design and implementation of the corresponding control system in applications such as automated milling. This thesis addresses this problem by proposing that a T-S type 1 fuzzy controller, which does not require the mathematical model parameters to be calculated with high precision, will improve the positioning error and response time with respect to traditional controllers, such as PID control. To validate this hypothesis, both controllers were designed using MATLAB and Simulink, and experiments were conducted on a 3D printed prototype of an RV reducer, with a gear ratio of 1:30, driven by a stepper motor. The results showed a decrease in positioning error, and a reduction in response time, thus, confirming that this is a viable alternative to improve the performance of these mechanisms.