Control en trayectoria multi-articular para una plataforma humanoide

Abstract

El presente documento abarca el desarrollo de una arquitectura de comunicación y de control para los actuadores de rigidez variable. Dichos actuadores se encuentran en las articulaciones inferiores de un robot bípedo llamado Binocchio y desarrollado por el grupo de Neuro-rehabilitación del Instituto Cajal. El diseño de dicho robot aplica principios biológicos clave presentes en los seres humanos como lo es la elasticidad y rigidez. Estos fueron implementados por medio de actuadores de rigidez variable (VSA) que poseen un muelle como elemento elástico. El comportamiento del bípedo depende en gran medida de una buena comunicación y de un adecuado esquema de control que permita ejecutar las trayectorias deseadas en cada articulación. Sin embargo, problemas a nivel del bus de comunicación entre los dispositivos de control y la simplicidad de los controladores PID para el control de los VSA comprometen el correcto funcionamiento del robot. Por ello en una primera instancia se trabajó en encontrar el origen de los problemas de comunicación para luego enfocarse en adaptar un método bio-inspirado de control conocido como Feedback Error Learning (FEL) que utiliza una red neuronal para aprender el modelo inverso de una determinada planta y de esta forma mejorar el esquema de control. Del mismo modo se procedió a realizar pruebas de comunicación y de control para corroborar y validar las soluciones planteadas. Se determinó que existía una saturación sobre el único buffer de transmisión utilizado, por lo que se incorporó el uso de los buffers restantes. Pruebas de comunicación arrojaron una reducción importante tanto en la cantidad como en la magnitud de los errores antes existentes. Por otro lado, fue posible adaptar el FEL para el control de los VSA, lo que incidió en una mejora significativa en el rendimiento de los controladores de trayectoria. Pruebas de robustez y de estabilidad permitieron validar el uso del FEL como una alternativa viable para el control del bípedo.