El laboratorio de sistemas robóticos de TU Wien utiliza MATLAB para realizar pruebas en tiempo real

Franka Robotics es una empresa alemana que se dedica al desarrollo de plataformas y sistemas robóticos, así como brazos robóticos articulados. Para ayudar a profesionales de investigación a realizar la transición entre simulaciones de escritorio y pruebas físicas en tiempo real, el equipo de Franka desarrolló Franka Toolbox for MATLAB^®. Dirigidos por el profesor Christian Ott, los investigadores del Laboratorio de Sistemas Robóticos de TU Wien en Austria aplican estas herramientas a escenarios complejos en sus laboratorios. 

En un escenario, se utiliza un robot Franka FR3 para realizar pruebas de simulación de hardware-in-the-loop de un sistema robótico complejo, que consta de un manipulador conectado a una plataforma multirotor suspendida. Los investigadores utilizaron MATLAB y Simulink^® para simular completamente la dinámica del sistema, con el robot Franka emulando la dinámica del efector final del manipulador para proporcionar feedback de fuerza de contacto real. Franka Toolbox for MATLAB facilitó este proceso, permitiendo la interacción y el monitoreo en tiempo real de todo el sistema a través de Simulink.

El equipo también utilizó la toolbox para estudiar el deslizamiento posterior al contacto del efector final del robot Franka. Evitar el deslizamiento de contacto es esencial para aplicaciones robóticas de martilleo o estampado. Los investigadores de TU Wien demostraron que se puede evitar el deslizamiento si la dirección de aproximación se alinea con la dirección de contacto sin deslizamiento (NSID) única del objetivo, que varía debido a las propiedades inerciales y cinemáticas del robot. Las optimizaciones pueden identificar puntos objetivo adecuados, por ejemplo, permitiendo contactos verticales y sin deslizamientos.

Los análisis basados en modelos de este proyecto se realizaron con MATLAB y Simulink, y los resultados se validaron con Franka Toolbox for MATLAB. Los investigadores descubrieron que la transición fluida de simulación a pruebas físicas y la capacidad de implementar interfaces gráficas fácilmente en Simulink son beneficiosas. El equipo creó una demostración interactiva para ilustrar la variación de NSID con el objetivo. Los usuarios pueden guiar al robot hacia un objetivo deseado mientras observan el NSID correspondiente en una animación en vivo del robot. Una vez establecido el objetivo, se pueden realizar contactos, demostrando que el deslizamiento solo se evita bajo el NSID.

Franka Toolbox for MATLAB permite a los investigadores controlar robots Franka directamente desde Simulink, beneficiándose así de las características de MATLAB y Simulink como implementación eficiente del sistema de control, ajuste de parámetros en línea y el desarrollo rápido de la interfaz gráfica. Facilita la transición entre simulaciones robóticas en Simulink y pruebas del mundo real. También mejora la colaboración entre equipos y deja más tiempo para dedicarse al desarrollo de sistemas de control.

En el futuro, el equipo está interesado en explorar cómo utilizar MATLAB y Simulink para otros hardware robóticos.