Inverse kinematics of a 10 DOF modular hyper-redundant robot resorting to exhaustive and error-optimization methods (a comparative study)

• Author(s): Espinoza, Mario Sáenz
• Date: 2012
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10198/8027
• Origin: Biblioteca Digital do IPB
• Subject(s): Inverse Kinematics; Hyper-Redundant Robots; Error-Optimization; Exhaustive
• Document Type: Master thesis
• Language: English
• Advisor(s): Gonçalves, José; González Sánchez, José Luis; Herreros, Alberto
• Contributor(s): Biblioteca Digital do IPB

Description

The present work describes and compares several approaches applied to compute the inverse kinematics of a ten degrees of freedom hyper-redundant robot. The proposed approaches are based on an exhaustive method and several error-optimization algorithms. The algorithms’ performance was evaluated based on two criteria: computational processing time and final actuator positioning error. The results obtained show that for a small number of modules (less or equal to four), the exhaustive method provides the best problem solution: acceptable computational processing time as well as minimum error. However, for larger number of modules, the error-optimization approach has far better performance regarding the error to processing time ratio. The mentioned hyper-redundant robot was projected to be used in biomedical applications. O presente trabalho descreve e compara diferentes abordagens para a obtenção da cinemática inversa de um robot hiper-redundante com dez graus de liberdade. As abordagens propostas são baseadas nos métodos exaustivo e da optimização do erro cometido. O desempenho dos algoritmos foi avaliado segundo os critérios de velocidade de processamento e erro de posição e orientação do actuador final. Os resultados obtidos mostram que para um número pequeno de módulos (igual ou menor que quatro) o método exaustivo fornece a melhor solução: tempo de processamento computacional aceitável e erro mínimo. No entanto, para um número maior de módulos, a abordagem de optimização do erro tem um melhor desempenho com respeito à relação entre o tempo de processamento e o erro final. O robot hiper-redundante mencionado está projectado para aplicações biomédicas. El presente trabajo describe y compara distintos abordajes aplicados para calcular la cinemática inversa de un robot hiper-redundante con diez grados de libertad. Los abordajes propuestos están basados en los métodos exhaustivo y de optimización del error. El desempeño de los algoritmos fue evaluado basándose en los criterios de velocidad de procesamiento y error tanto de posición como de orientación del actuador final. Los resultados obtenidos muestran que para un número pequeño de módulos (igual o menor que cuatro) el método exhaustivo provee la mejor solución: tiempo de procesamiento computacional aceptable y error mínimo. Sin embargo, para un número mayor de módulos, el abordage de optimización del error tiene un mucho mejor desempeño con respecto a la relación de tiempo de procesamiento y el error final. El robot hiper-redundante mencionado está proyectado para aplicaciones biomédicas.