Dynamic model of a skid-steer mobile manipulator using spatial vector algebra and experimental validation with a compact loader.
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2014
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Abstract
El trabajo presentado modela la dinámica de un manipulador móvil con base giro deslizante genérico utilizando el formalismo y herramientas del algebra de vectores espaciales. Se propone un modelo general y unificado de una base flotante de 6-DOF con un manipulador de N-DOF, considerando fuerzas de tracción, así como también la interacción manipulador-vehículo y vehículo-terreno. Este modelo demuestra los beneficios de utilizar la formulación de algebra de vectores espaciales sobre otros enfoques de modelamiento y herramientas de simulación existentes y abre el camino para la investigación de sistemas mecánicos más complejos y su control. Este modelo fue validado utilizando medidas inerciales obtenidas durante pruebas de terreno utilizando un cargador frontal con base giro deslizante. Se hace notar que la mayoría de los modelos y simulaciones existentes de manipuladores móviles en general consideran sistemas de dos ruedas con movimiento diferencial de 3-DOF en vez de modelos de bases giro deslizantes debido a la complejidad de simular ruedas que deslizan mientras giran.
Sin embargo, la tracción de bases giro deslizante es la más utilizada por la maquinaria en la construcción industrial y minería debido a su sistema mecánico simple, alta confiabilidad y mejor movilidad en terrenos complicados. Es por esto que el desarrollo de un modelo físico preciso de un manipulador móvil con base giro deslizante es fundamental. Además, se desarrolló un modelo de una base móvil de 6-DOF considerando puntos de contactos no-permanentes que permiten tener tomar en consideración la interacción de la base con el terreno. Se escogió validar el modelo utilizando un cargador frontal con base giro deslizante Catr 262C en vez de los robots pequeños, generalmente utilizados en los laboratorios de investigación para destacar la utilidad del modelo presentado y del enfoque que entrega el álgebra de vectores espaciales.
Sin embargo, la tracción de bases giro deslizante es la más utilizada por la maquinaria en la construcción industrial y minería debido a su sistema mecánico simple, alta confiabilidad y mejor movilidad en terrenos complicados. Es por esto que el desarrollo de un modelo físico preciso de un manipulador móvil con base giro deslizante es fundamental. Además, se desarrolló un modelo de una base móvil de 6-DOF considerando puntos de contactos no-permanentes que permiten tener tomar en consideración la interacción de la base con el terreno. Se escogió validar el modelo utilizando un cargador frontal con base giro deslizante Catr 262C en vez de los robots pequeños, generalmente utilizados en los laboratorios de investigación para destacar la utilidad del modelo presentado y del enfoque que entrega el álgebra de vectores espaciales.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2014