Evaluación de la navegabilidad en robots móviles skid-steer con remolques pasivos moviéndose sobre terrenos inclinados

Autores/as

  • Jesús M. García Universidad Nacional Experimental del Táchira https://orcid.org/0000-0001-5466-9429
  • Pedro Yánez Universidad Nacional Experimental del Táchira
  • Jorge E. Martínez Universidad Nacional Expermiental del Táchira

DOI:

https://doi.org/10.4995/riai.2022.17161

Palabras clave:

Navegabilidad, estabilidad al vuelco, direccionamiento, deslizamiento hacia abajo, tractor-remolque, terreno inclinado, superación de pendientes, robots móviles

Resumen

El uso de remolques permite a los robots aumentar su capacidad de carga para realizar múltiples tareas, pero su uso conlleva múltiples riesgos. En esta investigación, se desarrollan tres métricas para evaluar la navegabilidad de robots con remolques acoplados cuando se mueven a bajas velocidades sobre superficies inclinadas: un í­ndice que predice el inicio del vuelco en el robot o los remolques; otro í­ndice que estima el inicio del deslizamiento total debido a las inclinaciones del terreno, ya sea en el robot o los remolques; y finalmente, un í­ndice que cuantifica la capacidad del robot para direccionarse y seguir una trayectoria. Estas tres métricas fueron desarrolladas con base en las fuerzas de reacción de las ruedas con el suelo y fueron validados a través de simulación y pruebas experimentales utilizando un robot Skid Steer llamado Lázaro, demostrándose su efectividad al estimar la condición de riesgo para la cual fueron diseñados.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Jesús M. García, Universidad Nacional Experimental del Táchira

Profesor Titular - Departamento de Ingeniería Mecánica

Responsable del Laboratorio de Prototipos UNET

Pedro Yánez, Universidad Nacional Experimental del Táchira

Ingenierio Mecánico

Departamento de Ingeniería Mecánica

Jorge E. Martínez, Universidad Nacional Expermiental del Táchira

Ingenierio Mecánico

Departamento de Ingeniería Mecánica

Citas

Abroshan, M. (2021). Integrated stability and tracking control system for autonomous vehicle-trailer systems. Ontario: University of Waterloo.

Amezquita-Semprun, K., Del Rosario, M., & Chen, P. (2018). Dynamics model of a differential drive mobile robot towing an off-axle trailer. Int. J. Mech. Eng. Rob. Res , 7 (6), 583-589. DOI: 10.18178/ijmerr.7.6.583-589. https://doi.org/10.18178/ijmerr.7.6.583-589

Bako, S., Ige, B., Nasir, A., & Musa, N. (2021). Stability analysis of a semi-trailer articulated vehicle: a review. International Journal of Automotive Science and Technology , 5 (2), 131-140. DOI: 10.30939/ijastech..855733. https://doi.org/10.30939/ijastech..855733

García, J. M., Bohórquez, A., & Valero, A. (2020a). Efecto de la suspensión en el direccionamiento de un robot skid steer moviéndose sobre terrenos duros con diferente rugosidad. Ingenierías USBMed , 11 (1), 18-30. DOI: 10.21500/20275846.4380. https://doi.org/10.21500/20275846.4380

García, J. M., Bohórquez, A., & Valero, A. (2020b). Suspension effect in tip-over stability and steerability of robots moving on sloping terrains. IEEE Latin America Transactions , 18 (8), 1381-1389. DOI: 10.1109/TLA.2020.9111673. https://doi.org/10.1109/TLA.2020.9111673

García, J. M., Martínez, J. L., Mandow, A., & García-Cerezo, A. (2017a). Caster-leg aided maneuver for negotiating surface discontinuities with a wheeled skid-steer mobile robot. Robotics and Autonomous Systems , 91, 25-37. DOI: 10.1016/j.robot.2016.12.007. https://doi.org/10.1016/j.robot.2016.12.007

García, J. M., Martínez, J. L., Mandow, A., & García-Cerezo, A. (2017b). Slide-Down Prevention for Wheeled Mobile Robots on Slopes. 3rd International Conference on Mechatronics and Robotics Engineering, (págs. 1-6). Paris. DOI: 10.1145/3068796.3068820. https://doi.org/10.1145/3068796.3068820

García, J. M., Medina, I., Martínez, J. L., García-Cerezo, A., Linares, A., & Porras, C. (2017c). Lázaro: Robot Móvil dotado de Brazo para Contacto con el Suelo. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial , 14, 174-183. DOI: 10.1016/j.riai.2016.09.012. https://doi.org/10.1016/j.riai.2016.09.012

Go, Y., Yin, X., & Bowling, A. (2006). Navigability of multi-legged robots. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics , 11 (1), 1-8. DOI: 10.1109/TMECH.2005.863361. https://doi.org/10.1109/TMECH.2005.863361

Guevara, L., Michałek, M., & Cheein, F. (2020). Collision risk reduction of N-trailer agricultural machinery by off-track minimization. Computers and electronics in agriculture , 178, 3-12. DOI: 10.1016/j.compag.2020.105757. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105757

Hatano, M., & Obara, H. (2003). Stability evaluation for mobile manipulators using criteria based on reaction. SICE Annual Conference, (págs. 2050-2055). Fukui.

Kassaeiyan, P., Tarvirdizadeh, B., & Alipour, K. (2019). Control of tractor-trailer wheeled robots considering self-collision effect and actuator saturation limitations. Mechanical Systems and Signal Processing , 127, 388-411. DOI: 10.1016/j.ymssp.2019.03.016. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.03.016

Khalaji, A., & Jalalnezhad, M. (2019). Control of a tractor-trailer robot subjected to wheel slip. Journal of Multi-body Dynamics , 0 (0), 1-12. DOI: 10.1177/1464419319839848. https://doi.org/10.1177/1464419319839848

Khalaji, A., & Moosavian, S. (2015). Modified transpose Jacobian control of a tractor-trailer wheeled robot. Journal of Mechanical Science and Technology , 29 (9), 3961-3969. DOI: 10.1007/s12206-015-0841-3. https://doi.org/10.1007/s12206-015-0841-3

Korayem, A., Khajepour, A., & Fidan, B. (2020). Vehicle-trailer lateral velocity estimation using constrained unscented transformation. Vehicle System Dynamics , 1-28. DOI: 10.1080/00423114.2020.1849745. https://doi.org/10.1080/00423114.2020.1849745

Kotur, P. (2019). Safe estimation of vehicle side-slip for an autonomous heavy vehicle. Göteborg: Chalmers University of Technology.

Lewis, C. (1982). Industrial and business forecasting methods. Londres: Butterworths Publishing.

Li, Z., Cheng, H., Ma, J., & Zhou, H. (2020). Research on parking control of semi-trailer truck. 4th CAA International Conference on Vehicular Control and Intelligence, (págs. 424-429). Hangzhou. DOI: 10.1109/CVCI51460.2020.9338617. https://doi.org/10.1109/CVCI51460.2020.9338617

Martínez, J. L., Morales, J., Mandow, A., & García-Cerezo, A. (2008). Steering limitations for a vehicle pulling passive trailers. IEEE Transactions on control systems technology , 16 (4), 809-818. DOI: 10.1109/TCST.2007.916293. https://doi.org/10.1109/TCST.2007.916293

Meghdari, A., Naderi, D., & Alam, M. (2005). Neural-network-based observer for real-time tipover estimation. Mechatronics , 15, 989-1004. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2005.03.005. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2005.03.005

Morales, J., Mandow, A., Martínez, J. L., Reina, A., & García-Cerezo, A. (2013a). Driver assistance system for passive multi-trailer vehicles with haptic steering limitations on the leading unit. Sensors , 13, 4485-4498. DOI:10.3390/s130404485. https://doi.org/10.3390/s130404485

Morales, J., Martínez, J. L., Mandow, A., & García-Cerezo, A. (2013b). Steering the last trailer as a virtual tractor for reversing vehicles with passive on- and off-axle hitches. IEEE Transactions on Industrial Electronics , 60 (12), 5729-5736. DOI: 10.1109/TIE.2013.2240631. https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2240631

Morales, J., Martínez, J. L., Mandow, A., & Medina, I. (2009). Virtual steering limitations for reversing an articulated vehicle with off-axle passive trailers. 35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, (págs. 2385-2390). Porto. DOI: 10.1109/IECON.2009.5415436. https://doi.org/10.1109/IECON.2009.5415436

Morales, J., Martínez, J. L., Mandow, A., Serón, J., & García-Cerezo, A. (2013c). Static tip-over stability analysis for a robotic vehicle with a single-axle trailer on slopes based on altered supporting polygons. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics , 18 (2), 697-705. DOI: 10.1109/TMECH.2011.2181955. https://doi.org/10.1109/TMECH.2011.2181955

Pérez, W., Arroyave, J., & Acevedo, S. (2010). Determinacion experimental del coeficiente de fricción empleando sensores movimiento. Scientia et Technica , 16 (44), 357-362. DOI: 10.22517/23447214.1769.

Shojaei, K. (2021). Intelligent coordinated control of an autonomous tractor-trailer and a combine harvester. European Journal of Control , 59, 82-98. DOI: 10.1016/J.EJCON.2021.02.005. https://doi.org/10.1016/j.ejcon.2021.02.005

Song, T., Xi, F., Guo, S., Tu, X., & Li, X. (2018). Slip Analysis for a Wheeled Mobile Manipulator. Journal of Dynamic Systems Measurement and Control , 140, 1-12. DOI: 10.1115/1.4037287. https://doi.org/10.1115/1.4037287

Wang, X., Taghia, J., & Katupitiya, J. (2016). Robust model predictive control for path tracking of atracked vehicle with a steerable trailer in the presence of slip. IFAC-PapersOnLine , 49 (16), 469-474. DOI: 10.1016/j.ifacol.2016.10.085. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2016.10.085

Yuan, J. (2017). Hierarchical motion planning for multisteering tractor-trailer mobile robots with on-axle hitching. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics , 22 (4), 1652-1662. DOI: 10.1109/TMECH.2017.2695651. https://doi.org/10.1109/TMECH.2017.2695651

Zhao, H., Chen, W., Zhou, S., Liu, Z., Zheng, F., & Liu, Y. (2020). Online trajectory planning for an industrial tractor towing multiple full trailers. IEEE International Conference on Robotics and Automation, (págs. 6089-6095). Paris. DOI: 10.1109/ICRA40945.2020.9196656. https://doi.org/10.1109/ICRA40945.2020.9196656

Descargas

Publicado

28-12-2022

Cómo citar

García, J. M., Yánez, P. y Martínez, J. E. (2022) «Evaluación de la navegabilidad en robots móviles skid-steer con remolques pasivos moviéndose sobre terrenos inclinados», Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial, 20(1), pp. 13–24. doi: 10.4995/riai.2022.17161.

Número

Sección

Artículos