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La determinación de la posición y orientación juega un rol importante en la descripción de cuerpos rígidos y mecanismos en general. Entre estos últimos se encuentran, por ejemplo: robots, sistemas de visión, aeronaves, satélites y submarinos. Por otra parte, para fines de control automático de esa clase de mecanismos (robots aeronaves, submarinos y satélites), puede requerirse el sensado mediante medición directa de variables físicas como orientación y velocidad angular. Motivados por las posibilidades de medir la orientación y principalmente la velocidad angular de algún objeto utilizando sensores giroscopios y acelerómetros, en esta tesis se aborda un estudio teórico-experimental del uso e implementación de estos sensores. Además, se presenta el diseño de un sistema utilizando componentes electrónicos para medir la velocidad angular a la que está girando el eje de un motor. Para comprobar el funcionamiento adecuado del sistema propuesto se realizaron pruebas de laboratorio en las que se comparan las mediciones obtenidas con una referencia confiable. The determination of position and orientation plays an important role in the description of rigid bodies and mechanisms in general. An example of these are: robots, vision systems, aircraft, satellites and submarines. On the other hand, for the purpose of automatic control of this kind of mechanisms (aircraft, submarine and satellite robots), sensing may be required by direct measurement of physical variables such as orientation and angular velocity. Motivated by the possibilities of measuring the orientation and mainly the angular velocity of a object using gyro sensors and accelerometers, this thesis deals with a theoretical-experimental study of the use and implementation of these sensors. In addition, a system design using electronic components to measure the angular speed at which a motor shaft is rotating is presented. To verify the proper functioning of the proposed system, laboratory tests were performed in which the measurements obtained are compared with a reliable reference.

La filosofía de control de mecanismos, tradicionalmente, consiste en obtener elmodelo dinámico del mismo y utilizar este modelo para proponer leyes de control quepermitan obtener un comportamiento deseado. Tomando en cuenta que algunos robotsindustriales y otros mecanismos tienen actuadores de velocidad articular, en lugar deactuadores ideales de fuerzas o pares; en esta tesis se plantea la filosofía de controlcinemático, en que las acciones de control son precisamente las velocidades articulares.El control de energía abordado en Robótica hasta el momento, ha relacionado el objetivode control de una posición deseada con un valor de energía deseada; es decir, se haenfocado en moldear las funciones de energía del mecanismo de manera que los mínimosde dicha función coincidan con un posición deseada.Este trabajo de tesis presenta el estudio teórico de controladores para dos modelos demecanismos con actuadores ideales de velocidad: péndulo y satélite ideales. Se trabajacon un modelo cinemático, con la posibilidad de modificar su etapa de salida y losobjetivos de control planteados son de energía (cinetica y potencial) y posición deseadas.Los controladores propuestos van acompañados de un análisis donde se demuestra elcumplimiento de los objetivos de control bajo las hipótesis presentadas. Traditionally, the control of mechanisms philosophy deals with obtaining thedynamical model of the mechanism and proposing different control laws which use thismodel in order to achieve a desired behaviour. Taking into account that some industrialrobots and some other mechanisms have velocity actuators, instead of the torque ones;this thesis proposes the philosophy of kinematic control, in which the control inputs arethe joint velocities.The energy control dealt, up until now, in Robotics, had related the control objectivesof a desired position with a desired value of energy; that is, it had focused on modelthe energy functions of the mechanism so that the minimum of that function matchesthe desired position.This thesis deals with the theoretical study of control algorithms for two case-studieswith ideal velocity actuators: ideal pendulum and ideal satellite. This thesis uses akinematic model, with the possibility to modify the output stage. Control algorithms,including energy-kinematic-control ones, are proposed and supported by analysis todemonstrate the control objectives achievement under the given hypothesis.

En esta tesis se propone un control servo visual para un robot manipulador planar de 2 g.d.l., en configuración de cámara fija y siguiendo un objeto que recorre una trayectoria de forma conocida pero con parámetros desconocidos; por ello se dirá que sigue una trayectoria semi-estructurada. Una cámara de video sensa el objeto móvil y el extremo operativo del robot; una etapa de procesamiento de imágenes obtiene los centroides del extremo operativo del manipulador y del objeto móvil. La diferencia de posición entre ambos centroides se le denomina error en coordenadas de pantalla o de imagen. El problema de control consiste en lograr que el error en coordenadas de imagen presente convergencia a cero. La solución propuesta a este problema de control se basa en un sistema de doble lazo de control. El lazo interno es un controlador de velocidad articular y el lazo externo un controlador basado en coordenadas de imagen. Debido a que se han supuesto desconocidos los valores de los parámetros que describen la trayectoria del objeto móvil, la solución adoptada en esta tesis se inspira en técnicas de control adaptable. En este documento se presenta el controlador, un análisis de estabilidad de sistema propuesto y se comprueba la convergencia a cero del error en coordenadas de pantalla. También, se muestran resultados de la simulaciones del sistema; se supone que el objeto móvil recorre una trayectoria circular en la pantalla de un monitor, desconociéndose el valor de radio y la ubicación del centro del círculo. In the present dissertation a law control is proposed for visual servoing of 2 DOF planar robot manipulator whose end-effector must track a moving target under fixed camera configuration. The moving target covers a trayectory with a known form but its description parameters are unknown; because of this, the path is denominated as a semi-structured path. A video camera senses both, end-effector ang the moving target; an image processing system calculates their centroids. The difference between the end-effector and moving target centroids is referenced as image feature error. The control problem objective is to ensure that the image error converges to zero. To achieve this goal, a two-loop control system is proposed. The inner loop consists of a joint velocity controller and the outer loop is comprised of an image-based controller. Due to the unknown path parameters, the solution proposed in this thesis is inspired in the adaptive control techniques. In this document we addressed the controller, a stability analysis for the proposed system is performed, and image feature error convergence to zero is demonstrated. Also, simulations results are presented, under the assumption that the moving target does a circular path on the screen but its radio and center location are unknown.

En este trabajo se muestra un panorama de la problemática que la fricción presenta en el control de mecanismos. Para ello se hace un estudio del comportamiento de este fenómeno, de su modelado matemático, de procedimientos de identificación paramétrica de los coeficientes de fricción y de diversas técnicas de compensación por medio de algoritmos de control. El estudio sobre fricción hecho en esta investigación ha permitido plantear bajo un contexto unificado los modelos de fricción más utilizados por la comunidad de control automático, y además ha permitido establecer un análisis comparativo entre diversas técnicas de compensación. Entre las aportaciones más importantes de este trabajo está el desarrollo de nuevos procedimientos de identificación y de nuevos compensadores de fricción. This thesis describes the friction problem in the perspective of mechanical systems control. It includes an analysis of friction behavior, friction modelling, parametric identification and some friction compensation techniques. The research on friction in this thesis shows the most popular friction models in a unified context and the relationships among them. In addition, it includes a comparative analysis of compensation techniques through control algorithms. The most important contributions of this work are the proposal of new methods of parametric determination and new friction compensation algorithms.

La presente tesis trata sobre el estudio del planteamiento de control de robots mediante campo de velocidad. El uso del enfoque del control mediante campo de velocidad es atractivo ya que los movimientos para realizar una tarea son codificados a través de un campo de velocidad que es independiente del tiempo. En este contexto, uno de los objetivos de esta tesis ha sido proponer controladoies que puedan inducir en el robot el cumplimiento del objetivo de control mediante campo de velocidad. En forma paralela al asunto de la búsqueda de controladores, se propone un método para encontrar campos vectoriales con características arbitrarias en el espacio n-dimensional. Aunque se ha dado importancia a los resultados de naturaleza teórica, también se han llevado a las p;áctica los controladores estudiados poniendo en claro las ventajas, así como los problemas de implementación del uso de esta filosofía de control. This thesis deals with the study of robot control via velocity fields. The approach of robot control via velocity fields is attractive because the motion to performance a task is specified through velocity fields which are independent of time. This thesis addresses the design of controllers to guarantee the control objetive via velocity field. Also, it is proposed a method to design vectorial fields with arbitrary characteristics in the n-dimensional space. Although importance is given to theoretical results, the controllers studied were experimentally tested on a direct drive arm setting clear the advantages as well as implementation problems in the use of this control philosophy.