This paper presents a direct image-based controller to perform the guidance of a mobile manipulator using image-based control. An eye-in-hand camera is employed to perform the guidance of a mobile differential platform with a seven degrees-of-freedom robot arm. The presented approach is based on an optimal control framework and it is employed to control mobile manipulators during the tracking of image trajectories taking into account robot dynamics. The direct approach allows us to take both the manipulator and base dynamics into account. The proposed image-based controllers consider the optimization of the motor signals sent to the mobile manipulator during the tracking of image trajectories by minimizing the control force and torque. As the results show, the proposed direct visual servoing system uses the eye-in-hand camera images for concurrently controlling both the base platform and robot arm. The use of the optimal framework allows us to derive different visual controllers with different dynamical behaviors during the tracking of image trajectories.

ResumenEn este artículo se describe la formulación de un sistema de control visual directo basado en imagen para el seguimiento de trayectorias con optimización del esfuerzo articular. Se describen los principales componentes de esta estrategia de control para su aplicación al guiado de manipuladores. Haciendo uso de esta ley de control es posible, no sólo optimizar los pares a aplicar para el seguimiento de trayectorias, sino también balancear o especificar las articulaciones que soportarán más o menos esfuerzo durante el seguimiento. Tras realizar la formulación se demuestra la validez del mismo mediante simulación de un robot de tres grados de libertad.Palabras clave: Control visual, control de robots, control óptimo. INTRODUCCIÓNLos sistemas de control visual clásicos permiten realizar el posicionamiento punto a punto de un robot haciendo uso de información visual [1]. Como se menciona en [7], hasta mediados de la década de los 90 fueron pocos los controladores propuestos basados en visión que tenían en cuenta la dinámica no lineal de los robots manipuladores. En estas dos últimas décadas la tendencia sigue siendo la misma, aunque en los últimos años se aprecia un aumento de trabajos relacionados con el control visual directo basado en imagen para vehículos autónomos no tripulados. Sin embargo, centrando la atención de nuevo en los robots manipuladores, son pocos los trabajos donde se tiene en cuenta la dinámica del robot. Es decir, la mayoría de los controladores desarrollados se diseñan bajo la asunción de que el robot es un dispositivo de posicionamiento perfecto con una dinámica despreciable, lo que reduce el problema a un problema de control cinemático basado en las imágenes adquiridas por la cámara.El control visual directo es una técnica que permite obtener un comportamiento de alto nivel de los sistemas robóticos controlados por visión. La eliminación del lazo de control interno del robot permite un procesamiento de la imagen a una frecuencia muy elevada. Los trabajos existentes en la literatura en los que se describe el control visual directo de un robot tratan, en la mayoría de los casos, con robots con pocos grados de libertad. A principios de esta década, cabe reseñar los trabajos realizados por Cheah et al. [2][3] con el propósito de implementar un controlador visual directo adaptativo capaz de llevar a cabo la tarea correctamente ante errores en el modelo dinámico o algunos parámetros de la tarea, como la profundidad o distancia entre la cámara y el objeto observado. En [13] se propone una Jacobiana de la imagen que no depende de la distancia entre la cámara y el objeto. En general, para los controladores visuales directos, así como para los indirectos, sólo se ha demostrado su estabilidad localmente, es decir, en un entorno cercano a la configuración deseada. Sin embargo, en 2013 se publicó un trabajo que trata de conseguir una demostración de estabilidad global para los controladores visuales directos a partir del secuenciamiento de tareas [8]. En [10] se describe una estrategia de control vis...

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