Experimental Study of the Methodology for the Modelling...

10
International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental Study of the Methodology for the Modelling and Simulation of Mobile Manipulators Regular Paper Luis Adrian Zuñiga Aviles 1, 2, * , Jesus Carlos Pedraza Ortega 1, 2 and Efren Gorrostieta Hurtado 1, 2 1 Secretariat of National Defense and CIDESI, México 2 CIDIT-Facultad de Informática, Universidad Autónoma de Querétaro, México * Corresponding author E-mail: adrian_dgim@prodigy. net. mx Received 7 May 2012; Accepted 27 Jul 2012 DOI: 10. 5772/51867I © 2012 Aviles et al. ; licensee InTech. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons. org/licenses/by/3. 0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract This paper describes an experimental study of a novel methodology for the positioning of a multiarticulated wheeled mobile manipulator with 12 degrees of freedom used for handling tasks with explosive devices. The approach is based on an extension of a homogenous transformation graph (HTG), which is adapted to be used in the kinematic modelling of manipulators as well as mobile manipulators. The positioning of a mobile manipulator is desirable when: (1) the manipulation task requires the orientation of the whole system towards the objective; (2) the tracking trajectories are performed upon approaching the explosive device’s location on the horizontal and inclined planes; (3) the application requires the manipulation of the explosive device; (4) the system requires the extension of its vertical scope; and (5) the system is required to climb stairs using its front arms. All of the aforementioned desirable features are analysed using the HTG, which establishes the appropriate transformations and interaction parameters of the coupled system. The methodology is tested with simulations and real experiments of the system where the error RMS average of the positioning task is 7. 91 mm, which is an acceptable parameter for performance of the mobile manipulator. Keywords Methodology, Modelling, Simulation, Experimental study, Wheeled mobile manipulator, Positioning 1. Introduction Mobile manipulators exhibit wide versatility in the handling of dangerous devices, such as the explosive ordinance devices (EOD) used by the world’s armies. Among the most important phases in the mechatronic design of mobile manipulators we have modelling and simulation, because upon them depends the proposed control for its correct operation and the fact that its behaviour will be verified by the simulation of several instances in order to obtain the parameters and ranks from the mobile manipulator that is being developed. In relation to the modelling of mobile manipulators, the work of Yamamoto, Alicja Mazur and Bayle is well known. Yamamoto is the most cited, with his paper on the locomotion coordination of mobile manipulators, published in 2004. Alicja Mazur and Bayle are the authors that have written most in relation to this topic. Since 1976, 1 ARTICLE www.intechopen.com Int J Adv Robotic Sy, 2012, Vol. 9, 192:2012

Transcript of Experimental Study of the Methodology for the Modelling...

Page 1: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental Study of the Methodology for the Modelling and Simulation of Mobile Manipulators

Regular Paper

Luis Adrian Zuñiga Aviles1, 2, *, Jesus Carlos Pedraza Ortega1, 2 and Efren Gorrostieta Hurtado1, 2

 1 Secretariat of National Defense and CIDESI, México 2 CIDIT-Facultad de Informática, Universidad Autónoma de Querétaro, México * Corresponding author E-mail: adrian_dgim@prodigy. net. mx  Received 7 May 2012; Accepted 27 Jul 2012 DOI: 10. 5772/51867I © 2012 Aviles et al. ; licensee InTech. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons. org/licenses/by/3. 0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract This paper describes an experimental study of a novel  methodology  for  the  positioning  of  a  multi‐articulated wheeled mobile manipulator with 12 degrees of  freedom  used  for  handling  tasks  with  explosive devices.  The  approach  is  based  on  an  extension  of  a homogenous  transformation  graph  (HTG),  which  is adapted  to  be  used  in  the  kinematic  modelling  of manipulators  as  well  as  mobile  manipulators.  The positioning of a mobile manipulator is desirable when: (1) the  manipulation  task  requires  the  orientation  of  the whole  system  towards  the  objective;  (2)  the  tracking trajectories  are  performed  upon  approaching  the explosive device’s location on the horizontal and inclined planes;  (3)  the  application  requires  the manipulation  of the explosive device; (4) the system requires the extension of  its  vertical  scope;  and  (5)  the  system  is  required  to climb  stairs  using  its  front  arms.  All  of  the aforementioned desirable features are analysed using the HTG, which  establishes  the appropriate  transformations and  interaction  parameters  of  the  coupled  system.  The methodology  is  tested  with  simulations  and  real experiments of  the system where  the error RMS average of the positioning task is 7. 91 mm, which is an acceptable parameter for performance of the mobile manipulator.  

Keywords  Methodology,  Modelling,  Simulation, Experimental  study,  Wheeled  mobile  manipulator, Positioning 

 1. Introduction 

Mobile  manipulators  exhibit  wide  versatility  in  the handling  of  dangerous  devices,  such  as  the  explosive ordinance  devices  (EOD)  used  by  the  world’s  armies. Among  the  most  important  phases  in  the  mechatronic design  of  mobile  manipulators  we  have  modelling  and simulation,  because  upon  them  depends  the  proposed control  for  its  correct  operation  and  the  fact  that  its behaviour  will  be  verified  by  the  simulation  of  several instances in order to obtain the parameters and ranks from the mobile manipulator that is being developed.   In  relation  to  the modelling of mobile manipulators,  the work  of  Yamamoto,  Alicja  Mazur  and  Bayle  is  well known. Yamamoto  is  the most  cited, with his paper  on the  locomotion  coordination  of  mobile  manipulators, published in 2004. Alicja Mazur and Bayle are the authors that have written most in relation to this topic. Since 1976, 

1Luis Adrian Zuñiga Aviles, Jesus Carlos Pedraza Ortega and Efren Gorrostieta Hurtado: Experimental Study of the Methodology for the Modelling and Simulation of Mobile Manipulators

www.intechopen.com

ARTICLE

www.intechopen.com Int J Adv Robotic Sy, 2012, Vol. 9, 192:2012

Page 2: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

there are recoteleoperated [2] and 1996 in  the  operaproposed;  hplatform  weBesides  thispublished manipulatorsoperational kinematic manipulabili In order  to oused  in  the transport of ethe developmmanipulatorsmulti‐articulaRobot  MMRpresented in the  mechatrkinematic mostudy  of  thepositioning throughout t The  rest  of  tdescribes thethe  full  systeof operation.the basis of thmodelling  asimulation anthe  ideal  padiscussed  arespectively. 

2. Modelling 

This  sectionwheeled modevelopmentfollows:  prelposition  andgraph,  kinekinematic  inconstraints, dynamic  equsimulation.  

2. 1 Prelimina

The  robot Mmove on a suthe  robot  anmounted  onbetween  its 

ords of worksmobile mani[3‐4],  the dyn

ational  case  ohowever,  the ere  consideres,  from  1994 on  mobile s but withoutcases;  they  wredundancy, ity [5, 18, 26, 2

obtain  the motasks  for  poexplosive deviment of a mods  by  applyingated  wheeledR12‐EOD.  Unlprevious woronic  design, odelling  in ree  methodologin  real  operhis paper.  

the paper  is  oe methodologyem and  the ex Later, sectionhe reference vare  presentednd the real exparameters  anand  is  concl 

and Simulatio

  presents  thebile manipulat  and  experimliminary  anald  orientation,ematic  schemnteractions,  fodynamic  paruation,  real  ex

ary analysis 

MMR12‐EOD  iurface by the nd  touching n  devices  thattached  poi

s related to thepulators  [1]; mnamics of moof  the  openinmanipulator ed  and  anato  2008,  somanipulator

t  considering were  focused 

tracking 9].  

delling of moositioning  in  tices, the presedelling methog  the mechatd  mobile  mlike  the  otherks, it considethe  coupled 

eal operationsgy  capable  ofational  scena

organized  as y for the kinemxperiments  inn 3 presents thvalues that wed  with  the periment, comnd  both  erroruded  in  Sec

on Methodolo

e  modelling ators,  describmentation.  Itlysis,  master ,  homogenoumes  of  opeorward  and  irameters,  conxperimentation

is  considered action of its wthe  surface. 

hat  allow  reint  (point  of 

e programminmoreover,  inobile manipulang  of  a  door and  the  mo

alysed  separaome  works  wrs  with  plthe  load  or  oonly  on  contrajectories 

obile manipulathe  handling ent work considology for motronic  designanipulator  caers  methodoloers the problefull  system 

. An experimef  performing arios  is  descr

follows.  Sectimatic modellinn  several  scenhe results in were obtained inerrors  from 

mparing them rs.  This  worctions  4  and

ogy 

methodologybing  the  plannt  is  organizedmap,  diagramus  transformaeration  scenanverse  kinemnsolidation  ofn  and positio

by  being  abwheels mounte

The  wheelselative  movemguidance)  an

ng of 1988 ators was obile ately. were lanar other ntrol, and 

ators and iders obile of  a alled ogies m of and ental this 

ribed 

ion  2 ng of arios 

which n the the 

with rk  is d  5, 

y  for ning, d  as m  of ation arios, matic, f  the oning 

le  to ed in s  are ment nd  a 

surfcontwitheverthe thatthe any surfestashowmandoe

Figu

Theandeffeandbase

2. 2 

Theof  thsubsmobandwhithe coorinteholoschesubsMMsubscase(opethattrancoorcoorthe in  rmanaddA. ) 

face (the floortact  [6‐7].  It  ih  rigid mechary wheel, thatfloor,  that  tht  there  is no  sfriction  is  suwheel about 

face  is  the  biablishing  a  lows  that  the nipulator  has s too.  

ure 1. Robot MM

average veloc  it  is  requiredctor. These fe  the  kind  of e in order to fo

Master map 

master map ihe mathematisystems  and bile manipula  internal consich are relatedterrain  is  conrdinates  withrnal constrainonomy  of  theme with the nsystem) is cla

MR  is  the  msystem,  like the  where  the erating coopert of  the princinsformations ordinate  “0”  rrdinate “C”. Tsubsystems forelation  to  thenipulation; in ded subsystemat which are 

), at which it ms  assumed  thanisms,  that  tt all the axes ge  surface  of  tsliding with  thfficiently  smathe guided aiggest  problemocation  with mobile  platfo4‐DOF  and 

MR12‐EOD 

city of the robd  to  support atures, as welsystem  (non‐orm the maste

is a diagram thical model,  inhomogenou

tor. Describedstraints, beingd to the operatnsidered  as  thh  respect  to nts are determhe  mobile  pnomenclature ssified, where

mobile  to  whhe  lifting armadditional  suratively and lopal manipulaof this subsystrather  than  bThe master maor the mobile e  tasks  of  orithis case, the 

m formed by twconsidered th

must have a uhat  the  robot there  is  an  linguided are perthe motion  is he  rolling  surall  to  allow  thaxis  [8‐10]. Slidm  during  thehigh  accura

orm  has  4‐Dthat  the  adde

bot MMR12‐EOa  load  of  10 ll as the critic‐holonomic)  aer map.  

hat shows the n which  is  repus  transformad first are bothg  those externting environmhe  localizatioglobal  coor

mined accordinplatform.  AftM‐MMR (adde M is the manhich  is  addems or any subsubsystem  is  aocated in the sator),  then  the tem will relatebeing  related ap has the stamanipulator entation,  appmobile manipwo coupled lihe lifting and c

unique rollingis  being  builtnk  guided  byrpendicular toa plane,  and

rface and  thathe  rotation  ofding with  thee  moment  ofacy.  Figure  1DOF,  that  theed  subsystem

OD is 0. 5 m/skg  at  its  endal parametersare  used  as  a

developmentpresented  theations  of  theh the externalnal constraintsment. As such,on  of  its  localrdinates.  Theng to the non‐erwards,  theding the othernipulator anded  the  othersystem. In thea  manipulatorsame origin ashomogenouse to the originto  the  local

ages related toMMR12‐EOD

proaching  andpulator has anfting arms (B.climbing tasks

g t y o d t f e f 1 e m 

s d s a 

t e e l s , l e ‐e r d r e r s s n l o D d n . s 

2 Int J Adv Robotic Sy, 2012, Vol. 9, 192:2012 www.intechopen.com

Page 3: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

[11‐14].  In order  to model  the robot MMR12‐EOD, seven stages  in five real operation scenarios are considered [7], at which  the assessed behaviour of  the  full  system with and  without  load  is  considered.  For  the  robot  in  the present work, the stages are:  a) The additional subsystem is considered in the neutral 

position  and  in  operation with  respect  to  the  local coordinate  “C”.  This  subsystem  is  called  “A”.  This stage is omitted if the manipulator has no additional subsystem.   

b) The manipulator uses  just  its degrees of  freedom  to perform  tracking  trajectories  tests  in  relation  to  the coordinate “0”, which is the base of the manipulator.  

c) The  mobile  platform  is  moved  forward  with  the manipulator  mounted  and  performing  a  tracking trajectory  test  from  the coordinate “C”  to  the global coordinate “G4”.  

d) Considering  the  coupled  system  without  allowing the advance of the mobile platform, the manipulator realizes  the  test of  the  tracking  trajectory,  assuming that  the mobile platform  rotates  about  its  axis with respect to the local coordinate “C”.  

e) The  mobile  platform  is  moved  forward  with  the manipulator  coupled  while  performing  a  tracking trajectory  test  from  the  coordinate “C” with  respect to the global coordinate “G4”.  

f) The  coupled  system  is  moved  in  a  straight  line, moving its manipulator in relation to the end effector with respect to “G4”.  

g) The  coupled  system  is  subjected  to  the  tests  for tracking  the  trajectory  in relation  to  the end effector with respect to the coordinate “G4”.  

2. 3 Diagram of the position and orientation 

The general description for the orientation and position of the  system  is described  by  the  fourth  transformation  of the  global  coordinates with  respect  to GG,  as  shown  in figure 2.  

 Figure 2. Fourth Transformation of the global coordinates with respect to the global coordinates 

2. 4 Homogeneous transformation graph (HTG) 

The  third  step  of  the  proposed  methodology  is  the homogenous  transformation  graph  that,  in  a  modular way,  allows  the  organization  of  the  subsystems  that 

constitute  the  mobile  manipulator  plus  the  added subsystem.  This  graph  is  an  extension  of  the  graph  for obtaining the kinematics of the manipulators proposed by Robert Pauli,  in 1983  [15], and used  in several works by Tadeusz  Skodny  [16,  30]  in  order  to  perform  the  same applications. The extension of Pauli’s graph allows us  to get  the  homogenous  transformation  graph  and  the kinematic  modelling  of  wheeled  mobile  manipulators with any additional subsystem. These transformations are the central part of the methodology because they provide the relations with the coordinates “0” of manipulator and “C” of the mobile platform, as well as the transformations of the wheels and the  lifting arms  in relation to “C” and “C”  with  respect  to  “G4”,  as  shown  in  figure  3. Afterwards,  coordinates  systems  to  the  selected  points that allow us  to obtain  the coupled kinematic modelling of full system are assigned.  

 Figure 3. HTG for mobile manipulators 

2. 5 Schemes for the kinematics of the operation scenarios 

In order to realize the schemes for the kinematics of five real operational scenarios of the MMR12‐EOD robot, it is necessary to consider its design parameters.  

2. 6 Interaction kinematics 

Table  2  presents  the  parameters  of  the  interaction kinematics obtained from the coupling of the subsystems of the robot MMR12‐EOD.  

2. 7 Forward and inverse kinematics 

2. 7. 1 Forward kinematics 

Based on the homogenous transformation graph and the table  of  the  kinematic  interactions,  we  develop  the forward kinematics, starting with the coordinate “C”, and from here describe the transformations of the wheels, the 

3Luis Adrian Zuñiga Aviles, Jesus Carlos Pedraza Ortega and Efren Gorrostieta Hurtado: Experimental Study of the Methodology for the Modelling and Simulation of Mobile Manipulators

www.intechopen.com

Page 4: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

lift  arms  aneffector “E” w6 [17, 28‐30]. 

Figure 4. Later

a) Mobile pla The homogeis  given  byparameters ∆λC, zC� � λC�var.  The  incrrelationship: 

  ∆λC � �fo

Then the tranand  the  tranand  the  leobtained[29‐3 b) Lifting arm The transformrespect to thelifting arm ofvar, lCS� � coarm  in  relatiGTCS� � ACAsecond, third c) Manipulat The  homogerespect to the“C”  are transformatiodepends  upoconst � 0, l� �A� � �x�y�z�parameters: transformatio

nd  the  maniwith the load  

ral view of the M

atform 

nous  transfory  AC � �xG

���yare:  AC: xC� �� � const � 0,rement  of    λC

lCS�SC� � λCor lCS�SC� � λC

0 for anothensformation onsformations  feft  side,  G30].  

ms  

mations of the e local coordinf the right fronnst � 0. Thereion  to  the  gloC�ACS�. In a s and fourth lif

tor 

enous  transfoe coordinate “now  pres

on  from “C” on  the  follow� const � 0 α�� x�y�z��,  d

θ� � var,on A� � �x�y�

ipulator,  cons“Eμ”, as show

MMR12‐EOD in

rmation of  theyG

���zG��� � xCy

� var, yC� � va, θC� � var, lCS�C  depends  up

C� � rC� � r � 0er case

, r �

f the local coofor  the wheelsTR � ACARand

lifting arms anate “C”. The nt side are giveefore,  the  tranobal  coordinateimilar way, thfting arms are o

ormations  of “0” in relationsented.  Theto “0”, A� � �wing  parame� � �0°.  Thedepends  upoλ� � 0, l� � 0 z� � x�y�z��, 

sidering  the wn in figures 4

n the lifting posi

e mobile platf

CzC�,  where r, zC � var � λ� � const � 0,pon  the  follow

� constant � 0

ordinate, GTCs of  the  right d  GTL � ACA

are developed parameters foen by: ACS�: θCnsformation ofes  is  expressehe relations foobtained.  

its  4‐DOFsn to the coordie  homogen�xCyCzC � x�yters:  θ� � 0°,e  transformaon  the  followα� � �0°. depends upon

end 4 and 

 ition 

form the 

λC� �, � �wing 

   (1) 

� AC side 

ALare 

with or the CS� �f  first ed  as or the 

with inate neous y�z��, 

λ� �ation wing The 

n the 

folloTheupocons�x�ypara ThefourE �paraIn owithrelaconsandof  tconsjoin Themanthe simpSen�trancoorthe Eµ_Ptranrela[19]

whe � �CCS�SCC�

2. 7.

HercoorparaeffeCartdevequinve

owing  parame  transformaon  the  followst � 0, α� � �0y�z� � x�y�z��ameters:: θ� �

transformatiorth degree of f�x�y�z� � x�yameters  areorder  to obtainh  the  end tionship Eµ �stituted by Eµ the rotationathe  prismatic st � 0, l� � 0 αt are as follow

n,  the  transnipulator are m

manipulatoplification �A � �� � CASnsformation  frdinates givenend  effector Eµ_R.  Finallnsformation  frtion to the glo.  

�A � � xC� � � yCC � � zC0 0 0

ere: 

S�SC � CCC��C��, � � SCS��, ���S� � C�CC, � 2 Inverse kinem

re,  the  equrdinates  of  thameters  are ctor  from  thetesian  coordieloped using ations  3  to  11erse kinematic

eters:  θ� � 0°tion  A� � �xwing  parame0°  and  th�  depends 

� var, λ� � 0, l�

ons of the endfreedom of they�z��,  where e E: θ� � 0°, λ�n  transformateffector,  thesEµ_PEµ_R,  wh

µ_P y Eµ_R, whal load, respecjoint  are  as 

α� � 0°. The pws: Eµ_R: θ� � 0

sformations multiplied so r  is  T�,  u

Cos�A � �� �SB � SACB � SAfrom  the  man by GT� � ACwith  the  loay,  we  obrom  the  load obal coordinat

XM �GT�

� CC�S�λ� � l�C�� SC�S�λ� � l�C�

� � ∆λC � λ� � λ�

C�, � � SCC��C� � �C��, � �� S��S�.  

matics 

uations  that he  task  spacdescribed  in e mobile maninates.  The the homogene1  from  the  schcs, which is rep

°, λ� � var, l� �x�y�z� � x�y�zeters:  θ� � vahe  transform

upon  the� � 0 α� � 0°.  

d effector  in re manipulator

E � Trans�0,� const � 0, ltions  that  conse  are  obtaihere  Eµ  is  thhich  are  the pctively [18]. Thfollows: Eµ_P: parameter of 0°, λ� � 0, l� �

from  the  jo  that  the  tranusing  the � CACB � SASBABis  obtaineanipulator  to

CCT�. The tranad  is  determitain  the  h“X”  in  the  entes described 

E Eµ= 

� � l�� � CCλ�S��� � l�� � SCλ�S��

�C�� � C�λ� � l�S�1

C� � CCS�, � �CCC��S� � C�

connect  the  in  relationorder  to  ca

nipulator  to  thinverse  kineeous transformheme  for  forwpresented by f

� 0 α� � ��0°.z��  dependsar, λ� � 0, l� �mation  A� �e  following

relation to ther are given by0, λ�� and  its� � 0 α� � 0°.nnect  the  loadined  by  thehe  total  load,prismatic  loadhe parameters

θ� � 0°, λ� �the  rotational0 α� � �0°. 

oints  of  thensformation oftrigonometric

B � CAB,  .ed  by  theo  the  globalnsformation ofined  by  Eµ �homogeneousnd  effector  inby equation 2

� CCλ�S��� SCλ�S��

�� � λ�C��� (2)

S��C�, � �SC, � �

he  Cartesiann  to  the  jointarry  the  endhe mentionedematics  weremations of theward  and  thefigure 5.  

. s 

��g 

e y s . d e , d s 

�l 

e f c . e l f 

�s n 2 

n t d d e e e 

4 Int J Adv Robotic Sy, 2012, Vol. 9, 192:2012 www.intechopen.com

Page 5: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

Figure 5. Schem

 

 

 

  � �

  � �

  d

 

 

 

2. 8 Constrain

The differentbased on  thenot  have  an DOFs  than  tfigure 6.  In ofrom  the  syangles  in  rel(yG, φG)  andorientation oreference  is and θ� C� � 0,equations [22

  q � �xC� yC�

  J � ��s�nφ�cosφ

0

It is known ththen:  J���

me for the inver

φ

θ� � cos��

λ� �

tan�� � ����

� ; K

1�0 � K � q�;

d � cos�� ������

q��� � s�n�� �

x� � d��C��λy� � d��S��λnts 

tial kinematicse non‐holonomintegrable  so

the  controllaborder  to obtaiystem,  we  colation  to  the  gd  (zG, γG),  assof the  local refconstant  in 

θ� CS� � 0. Tabl2‐25].  

� φC θ� θ� z

cosφ 0 0φ �s�nφ �b r

0 �1 ��

hat J�q�q� � 0 � � �

|J�| �adj�J��

rse kinematics 

� tan�� ������  

� ��������������� �� ��

�Z� ��� �� C�� �� C�

� 1�0 � �0 �

; r � �h� � d��

����������� � ; q�� �

��Z�����C� � ; q�

λ�S� � �� � ��C�

λ�S� � �� � ��C

s in relation tomy constraintolution  and  itble DOFs  [20‐in  the relationonsidered  thaglobal  coordinsuming  that ference  in relathe  movem

le 1 shows the

zC� θC� θCS�

0 0 0 0r 0 0 0�� � �

�� 0 0

and that J�q� i�T, �adj�J���T 

                        

�������

��            

� S�                    

� �1; h � � ��SE

� ;

�� � �2hd�C��� ;

1�0 � � � d1;

� q�� � q���      

�� � λ�S���      

�� � λ�S��)      

o ZG���is develo

t  ‐ namely,  it t  represents m‐21]  in  relations of  the velocat  the  orientanates  are,  (xGthe  position ation to the glent  of  the  re constraints o

θ� d� θ� θ��T

0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0

�  

is a square mabecause 

 

   (3) 

   (4) 

   (5) 

;   (6) 

;   (7) 

   (8) 

   (9) 

 (10) 

 (11) 

oped does more on  to cities ation 

G, δG), and lobal robot of the 

T (15) 

 (16) 

atrix, the 

detemanmobJ���q Thin symgrothemaof ��

��

Ththedriwhdisleft

Tabl

2. 9 

The comtranthe the itranOn Lis obis  odevethe obtathe d

2. 10

TheA�q�comDerit in

  M

eterminant  onipulator  has bile  platformq� � �J����q�

e mobile platforthe  direction 

mmetry  with ound, where ���e  coordinates  oass and � is the the platform m

��[26].  e  other  two  ce rolling constraiving  wheels  dhere  θ�, θ�  are splacements  of t wheels, respec

le 1. Constraint 

Dynamic param

dynamic  mmputational  alnsformations anletter L to depinteractions tabnsformations inL3is developedbtained the pseobtained  the  meloped the termCoriolis  and ained  the matrdynamic equat

M�q�q� �0 Consolidation

two  column� and are  line

mbination  of iving q � we han equation 14 g

M�q� � �d11 …

� …d121 …

��S�C

0q� � M�q���

S�q� � �

f  J�  is|J�| �good  manip

m  [27]  ‐  J�qJ��q�.  

rm must move ofits  axis  of respect  tothe 

��, ���, ���� are of  its  centre  of heading angle 

measured  from 

constraints  are aints ‐ i. e., the do  not  slip  ‐ the  angular the  right  and ctively [26].  

equations to th

meters 

model  was lgorithm,  basnd the  interactpict the steps. Lble. On L2 is en the G. T. H. ad the matrix Ueudo‐inertia mmatrix  of  inerms h���, and inthe  centrifugerix of gravity tion 17 on L10.

V�q, q� �q� � G�n of the dynami

ns  from  S�q� arly  independtwo  colum

ave   q� � S�q�ν�gives as the re

… d112… �… d1212

� q� �

SC CC 0CC �SC �b0 0 b

���q�τ � AT�q

��SC CC�CC �SC �

0 0

�1,  and  sopulability  accoq� � �J��q�, J��

y� C�cosφ � x�

x� C�cosφ � y�

φ� � �

he robot MMR12

done  usingsed  on  the tions table [28L1 is describedstablished the and the forwa

U��, L4 the matrmatrix for each lrtia  M�q� � �dn L8 is obtainede  V�q, q� � � �hG�q� � �c��T. A.  

�q� � ��q�τ � Ac equation.  

are  the  nuldent. It presenmns  from  Sν� �t�+S� �q�ν�t� asult of equatio

�h1�

h12� q� � �

c1�

c12�

0 0 … 0r 0 … 00 r … 0

�    

q�λ � V�q, q� �q� �0 0 0 …

�b r 0 …b 0 r …

  the  mobileording  to  the�q��.  Finally,

C�s�nφ � 0 (12)

y� C�s�nφ � φ� b �θ� �r      (13)

��� �θ� � � θ� ��(14) 

2‐EOD 

g  Lagrange´shomogeneous

8]. We will used every link inhomogeneous

ard kinematics.rix U���. On L5link and on L6

d���.  On  L7  isd the matrix of

h��T.  On  L9  isAs, we obtain

AT�q�λ      (17)

l  space  fromnts q�  as  linearS�q�, q� � S�q�νand  raplacingons 21 and 22:

������0 0

� �1 00 1� �0 0�

�����

�τ��τ�

� �

                (18)

� G�q��     (19)000

�          (20)

e e , 

s s e n s . 5 6 s f s n 

m r ν g : 

5Luis Adrian Zuñiga Aviles, Jesus Carlos Pedraza Ortega and Efren Gorrostieta Hurtado: Experimental Study of the Methodology for the Modelling and Simulation of Mobile Manipulators

www.intechopen.com

Page 6: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

  ST�q� �M�q�S�q�ν� �t� � M�q�S� �q�ν�t� � ��q, q� �q� � ��q�� � �E�q�� � AT�q�λ�ST�q�                        (21) 

ST�q��M�q�S�q�ν� �t� � M�q�S� �q�ν�t� � ��q, q� �q� � ��q��   � �                                        (22) Is verified that M�q� complies with n=m (square), MT�q�= M�q�  (symmetric).  It  is  not  singular  (det �M�q�� �8. 0���e � 021 � 0 � ����M�q�T� � 8. 0���e � 021 �0; d�� � 0. 21� � 0),  )  and  therefore  is  inverse. M���q� �; M���q� � �M���q���� � 0.  It  is  also  positive definite,  in  that  M���q� � 0  for  all  q  and  its determinant�M�q�� � 0.  3. Real experiment and positioning simulation 

The  real  experiment  and  the  simulation  of  positioning from  the mobile manipulator  is done according  to  the 5 real  operation  tasks.  In  order  to  realize  these  activities, the  control  strategy  published  by  Yamamoto was  used [29]  in  the  paper  dedicated  to  the  control  and coordination of movement  from mobile manipulators  in 

2004. Using  the vector  in  the  state  space  TT Tx q , 

we  can  represent  the  constraints  and  the  motion’s equations from the mobile manipulator in the state space:  

  12

0

( )

TS

xf S MS

                       (23) 

where  12 ( ) ( ) T T Tf S MS S MS S V .  This  equation  is 

simplified in order to apply the following linear feedback:

2( ) TS MS u f . Then,  it could assume a new  input  u , which  will  linearize  equation  23.  Considering  the linearization, it could be used in the desired trajectory dy  in order to feedback the error  de y y : 

  ( ) ( ) d d dd py v y K y y K y y             (24) 

From  equation  24,  v is  obtained  and  then  u and, therefore,  x . Finally, by integration, x can be obtained.   a)  Orientation  (stage  2,  task  1).  The  driving  wheels  are located on the left side at the front and right side rear, the alternate movement v� � �v� allows the rotation about axis z  in  the  reference  ratio  of  ø  1130 mm.  This  is  using  the transformation GTC � AC and qM � �φC θ�θ� �T

. Therefore, it is assumed that the movement is in the horizontal plane [13], that the contact wheel is at one point, that the wheels are not deformable, that there is pure rotation at the contact point  v  =  0,  that  there  is  no  slippage,  and  that  the  axis direction  is  orthogonal  to  the  surface.  The  wheels  are connected by a rigid body (chassis).   b) Approximation  /  trajectories  tracking  (stage 4,  task 2). The system executes the tracking of the desired trajectory, 

based  in  the  transformation  GTC � AC.  The  mobile platform  is  moved  according  to  this  equation,  qMR ��xyzφC θ�θ� �T

.          c) Manipulation (stage 4, task 3). In the rank x=2. 5, y=2. 5 and z=1. 5 m, the kinematics is given by  XM �GT�E Eµ by the equation qM � �φC θ�d�θ�θ� �T

.   d) The lifting of the mobile manipulator in the rank from 0.  15  up  to  0.  52 m  based  on  the  transformation GTC �AC, z  is  given  by  zC � var � λC� � ∆λC, zC� � λC� �constant � 0, θC� � var�a�le, lCS� � constant � 0, � ���������, where the increment ∆λC of z, depends upon the lifting arms.   e) The lifting arms climb in the rank from 0. 15 up to 0. 47 m. The mobile manipulator with a mass m is moved on the sloped surface at an angle ψ, with respect to the horizontal, given  by  the  transformation CTCS�,  and  the  equation F������� � �g�senψ � µcosψ�,  where  g  is  gravity  when θCS � �0�, λC � ��C � lCS� � senθCS�, in order to realize the climbing task. λCis variable and depends upon θCS.  

4. Results 

From the forward kinematics, the reference values for every task were taken. The parameters of the coordinate local “C” which  is  the base  for obtaining  the  reference values are as follows:  AC: xC� � 2, yC� � 2, zC � λC� � ∆λC, zC� � λC� �0. 15, θC� � �

� , lCS� � 0. ��, φ � �� , φ � 20�.  

  ∆λC � var�a�le � �lCS�SC� � λC� � r

for lCS�SC� � λC� � r � 00 for another case

, r � 0. 08 (25) 

a)  Equation  26  is  the  transformation  of  the  mobile platform rotating about its own axis: 

 GTC � �1 2. ���3e � 015 0 0

�2. ���3e � 015 1 0 00 0 1 0. 150 0 0 1

� (26) 

b)  Equation  27  is  the  transformation  of  the  platform according  to  these  parameters:  xC � 2, yC � 2, λC� �0. 15, φC � �

� , θR � 2�, θL � �2�, � � 0. �, ∆λC � 0.  

  GTC � AC � �0. 7071 �0. 7071 0 20. 7071 0. 7071 0 2

0 0 1 0. 150 0 0 1

�          (27) 

c) Equation  28  is  the  transformation  of  the manipulator with  the  end  effector:   xC � 2, yC � 2, λC� � 0. 15, φC ��� , λ� � 0. 1�, l� � 0. 33, θ� � ��

� , λ� � 1. �, θ� � � �� , l� �

0. 15, θ� � �� , θC� � �

� , lCS� � 0. ��, r � 0. 08, λ� �0. 38, , λ� � 0. 25: 

6 Int J Adv Robotic Sy, 2012, Vol. 9, 192:2012 www.intechopen.com

Page 7: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

  XM �GT�E

d) Equation platform is li

  GTC � A

e)  Equation climbing: xC�� , θCS� � � �

  GTCS

Taking  the  requation 30 fout,  where obtained, as s 

Trackintrajectory aits geome

centre.

Trackintrajectory osinusoidal c

Table 2. Tasks

Mean erroin the man

Mean e

Table 3. Tasks

E Eµ ������ 0. 7071

� 0. 7071 00

29  is  the  tranifting: xC � 0, y

AC � �0. 70710. 7071

00

30  is  the  tra� 0, yC � 0, �C, � � 0. 35, �CS

S� � �0. 70710. 7071

00

reference  valufor the real opthe  errors  ashown in table

ng about etric .  

Samplreferencoordi

Mean e

ng of the curve.  

�� � 2these c

�� ���

Mean e

 for orientation 

r of 0. 050 mmnipulation task

error of 0. 040

 for manipulatio

0. 5000 0. 500. 5000 0. 50

�0. 7071 0. 700 0

nsformation atyC � 0, θC� � �

�0. 7071 00. 7071 0

0 10 0

ansformation C� � 0. 15, �C �

� 0. 33, �CS� �0 �0. 7070 0. 707

�1 00 0

ues,  several  serational scenand  performaes 2 and 3.  

ing  time:  �nce  C  is  lonates: 

� �������� �������

error of 40 mm.200 �. The referecurves: � ������� � 30 ����� � 40 ��� �error of 2. 37 mm

and the trackin

m k.  

Mean errin the

 mm in the cli

on, lifting and c

000 2. 8567000 2. 8567071 1. 33050 1 ��

���

t  the  time  tha��: 

0 00 01 0. 52000 1

�     

correspondin� �

� , θC� �� 0. 44, � � 0. 171 01 0

0. 471

�       

simulations  unarios were carance  index  w

�� � 200 �.  Tocated  on  the

� � 0 � � 0 .  ence  is  located 

��� �0. 25 �� �0. 25 �� � 2. 5m.  

ng trajectory 

ror of 0. 020 me lifting task. 

imbing task. 

climbing 

(28) 

at  the 

 (29) 

ng  to 

10.  

 (30) 

using rried were 

The ese 

on 

� 

mm 

In  tmanmin 301.

2.

1.

2.

3.

Tablclim

In  fexpein th

Figu

5. D

The laboregigrouand its simuare pfor e In  tasimutaskwithexpeerro

able  4,  the  renipulator  are nimum errors a

0 samples . In the test fororientation therrors were t. Approaching(trajectories tracking).  . Manipulation(positioning)

. Lifting.  

. Climbing.  

le 4. Real experimbing tasks.  

figure  6,  we eriment approhe target.  

ure 6. Mobile ma

Discussion 

real  experimeoratory,  whichstered  parameund were not instrumentatioparameters.  Tulations and thpresented in taeach task, whic

able  6  is  showulation  and  thks. The figuresh  the  resultseriment  in  redor.  

esults  of  real shown,  focusaccording to t

r he next aken: 

Er4

g Er0

n ).  

Er0

Er

Er4

iments for the m

see  the  moboaching and p

anipulator in a r

ent was  carrieh  helped  in eters;  howevetaken due  to on for the corrThe  comparishe real experimable 5. As manch validates the

wn  the differehe  real  expers are describeds  of  the  simd,  including  t

experiments  ising  on  the mhe reference v

Deviatio

rror min.  40 mm 

E

rror min.  0. 5 mm 

E

rror min.  0. 5 mm 

E

rror min.  4 mm 

E

rror min.  4. 6 mm 

E

manipulation, lif

bile  manipulapositioning the

real experiment

ed  out on  the the  measure

er,  measuremea  lack of adeqresponding meson  of  the  ements of the 5 eny as 30 sample kinematic mo

ences  in  errorsriments  of  thed in the Gaussmulation  in  bthe mean  and

in  the mobilemaximum  andvalues.  

ons 

Error max.  80 mm.  

Error max.  8 mm.  

Error max.  8 mm.  

Error max.  6 mm.  

Error max.  8 mm.  

fting and 

ator  in  a  reale end effector

floor  inside  aement  of  theents  in  roughquate methodseasurements oferrors  of  theevaluated tasksles were takenodelling.  

s between  thee  5  evaluatedsian bell form,blue  and  thed  the  R. M.  S

e d 

l r 

a e h s f e s n 

e d , e S 

7Luis Adrian Zuñiga Aviles, Jesus Carlos Pedraza Ortega and Efren Gorrostieta Hurtado: Experimental Study of the Methodology for the Modelling and Simulation of Mobile Manipulators

www.intechopen.com

Page 8: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

Task 

Orientation.

Approachin

Manipulatio

Lifting.  

Climbing.  

Dynamic analysis with software CAE 

According  toconsidered wit

Table 5. Simul

Comparis

1. Orientati

2. Approach

3. Handling

4. Lifting.  

5. Climbing.

Table 6. Errors

Simulation (��

  40 and 40. 1

Error due 

g.  2. 37 and 2. 

The 2 te

on. 0. 050  and 0

This is d

0. 020  and 002144 

Due to adju

0. 040 and 0040743  

This is due tand its adjus

8. 497 

With lo

The  mass varies in � 6

The g

The stress dload of 14 k

The  deforofλ�is 1. 055

It was validthe normal 

o  the manual of  eth a maxim um ha

lation and real e

son of the simu

Tasks 

on.  

hing.  

g.  

  ��  6.

RMS  6.

s between the si

Performance [

�� y RMS)  Real

161   60 an

to the wheel slip

376  6. 5 a

ests were perform

0. 051  4. 25

ue to slip of whe

0.  5  an

ustment and weig

0.  6. 3 a

to the deformationstment, in addition

8. 5299  16

oad 

centre 60.  

The in � 

greatest variation

due to a kpa.  

The load

rmation 5.  

The is 0. 

dated to the fullesstate of the prism

explosives,  deactiandling error of 10

experiments for 

lation and the r

e�RM

e�RM

e�RM

e�RM

. 26 mm 

. 28 mm 

imulation and th

[mm] 

l system (�� y RM

nd 60. 0922 

pping on the floor

and 6. 5236 

med at 0. 5 m /s. 

5 mm and 4. 2500

eels on the floor. 

nd 5. 037658  

ght of system. 

and 6. 30918  

n of the rear when to its weight. 

6. 41  16. 44

Without load 

mass centre vari40.  

n occurs in Z.  

stress  due  to d of 7 kpa. 

deformation of 03.  

st extension and matic joint.  

ivation [24] must  mm.  

the tasks.  

real experiment

Difference

e�  20 mmMS  19. 94 m

e� 4. 12 mmMS 4. 147 me� 4. 2 mmMS 4. 19 mme� 4. 98 mmMS 5. 01 mm

he real experim

S) 

r.  

02 

els 

47 

ies 

λ� 

in 

be 

t

mm

mmmmmmm

ment.  

Theon  twhecentvarithe inte

Figuexpe

6. C

A articdevandthe struhas for andthe is  rparaschemodthe of th Thewithexpeare whiexplman Thewithcontmod

orientation ethe  ground,  aere  the  trajecttre  of  the  moiations are dunon‐holonomgrable solutio

ure 7. Error simueriment for the m

Conclusion 

methodology culated  mobelopment of a assessed, whhomogeneou

ucture  for  the the followingmechatronic  simulation ofestimation of required;  (3) ameters of inteemes  in  a  coudelling when analysis of thhe real operati

simulations hh  regard  to erimentationspermissible  eich  is  specifielosives  [30]. nipulator with

major  advanh  previous tributions of tdelling  in  a 

error is very laas well  as  thetory  is  a  poinobile  manipuue  to  the compmy  of  the  syons of the whe

ulation against tmanipulation ta

for  the  pobile  manipula kinematical mhere the use ous  transformaforward  kine

g advantages: (design when f the mobile mthe homogenoit  allows  t

eraction whenupled way;  (4any added suhe performancional scenario

have an averathe  reference

s have an erroerrors  in  relatied  in  the  task

The  maxih a load of 10 k

ntages  of  thiwork  are  cthis paper: thecoupled  wa

arge due to we  tracking  of nt  referenced ulator;  the  afopensation of  tstem  caused eels.  

the error of the ask 

ositioning  ofator  by  memodel is definof a novel scheations  achievematics.  The (1) it providesit develops  t

manipulator; (2ous transformthe  determinn it is necessar4)  it  is  easy ubsystem is ince  index basedos: 

age error RMSes  values,  wor RMS of 7. 9ion  to  the  errks  for  the  deim  deformatkg was 1 mm. 

s  proposal  inconsidered,  se developmentay  for  a  wh

wheel slippagethe  trajectoryby  the massorementionedthe control ofby  the  non‐

 real 

f  the  multi‐eans  of  thened, explainedeme to devisees  the  givenmethodologys a big picturethe modelling2) it simplifiesmation when itation  of  thery to make thefor  kinematicncorporated ind on the error

S of 3. 47 mmwhile  the  real91 mm. Theseror of 10 mm,eactivation  oftion  of  the 

n  comparisonsuch  as  thet of kinematiceeled  mobile

e y s d f ‐

‐e d e n y e g s t e e c n r 

m l e , f e 

n e c e 

8 Int J Adv Robotic Sy, 2012, Vol. 9, 192:2012 www.intechopen.com

Page 9: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

manipulator with 12‐DOF, the extension of homogeneous transformation graphs which organize in a modular way the  transformations  of  every  link  so  as  to  obtain  the kinematics of the mobile manipulators and the proposed methodology  formodelling  the  positioning  in  real operational scenarios.   As to future work, by means of a visual feedback system, will  be determined  the  position  of  the  explosive device incorporating a vision system to detect the coordinates of targets, placing some sensors at the end effector for use in different  kinds  of  manipulation  based  in  the  deviceʹs form, and  finally  implementing  the proposed modelling methodology  in  the  design  of  mobile  systems  with different manipulators.  

7. Acknowledgements 

The  authors would  like  to  acknowledge  the  Centro  de Ingeniería  y  Desarrollo  Industrial  (CIDESI)  [30]  for funding this work.  

8. References 

[1]  Zúñiga  L.  Diseño  de  un  Effector  Final  para Manipulación de Artefactos Explosivos. Engeeniring Thesis,  Engineers  Military  School  from  Mexican Army, 2003.  

[2]  Krus  P.  Distributed  Techniques  for  Modelling  and Simulation  of  Engineering  Systems.  Technical Report,  Department  of  Mechanical  Engineering Linköping University, Linköping, Sweden, 2000.  

[3] Korayem M. H., Banirostam T. Design, Modeling and Experimental  Analysis  of Wheeled Mobile  Robots. 3rd  IFAC Symposium on Mechatronic Systems, 2/a. ed. Vol. 12, September 2004: 821‐228.  

[4]  Li  Li,  Fei‐Yue  W.  Advanced  Motion  Control  and Sensing for Intelligent Vehicles. Springer, University of Arizona, U. S. A., 2007; ISBN: 0‐387‐44407‐6.  

[5]  BirtaG.,  Louis  A.  G.  Modelling  and  Simulation Exploring  Dynamic  System  Behaviour.  Springer‐Verlag, London, U. K., 2007; ISBN‐10: 1‐84628‐621‐2.  

[6]  Josephs  H.,  Huston  R.  Dynamics  of  Mechanical Systems. CRC Press LLC. U. S. A., 2004.  

[7]  Bayle  B.,  Fourquet  J.  Y.,  Renaud M. Nonholonomic Mobile  Manipulators:  Kinematics,  Velocities  and Redundancies.  Journal  of  Intelligent  and  Robotic Systems, Vol. 36, January 2003.  

[8] Yamamoto Y., Yun X. Coordinating Locomotion and Manipulation  of  a  Mobile  Manipulator.  IEEE Transactions on Automatic Control, 6th. Ed., Vol. 39, June 1994.  

[9]  Paul  R.  P.  Robot  Manipulators:  mathematics, programming and control. MIT Press, Massachusetts, 1981; ISBN: 0‐262‐16082.  

[10] Skodny T. Forward and  Inverse kinematics of  IRb‐6 Manipulator.  Mach.  Theory,  Pergamon  Press, London, 1995; 30(7): 1039‐1056.  

[11]  Pavlov  V.,  Timofeyev  A.  Construction  and stabilization of programmed movements of a mobile robot‐manipulator.  Engineering  Cybernetics,  1976; 14(6):70–79.  

[12] Dubowsky S., Tanner A. B. A study of the dynamics and  control  of  mobile  manipulators  subjected  to vehicle  disturbances.  In  Robotics  research:  4th International Symposium, 1988: 111–117.  

[13]  Arai  T.  Robots  with  integrated  locomotion  and manipulation  and  their  future.  IROS, Osaka,  Japan, November 1996: 541–545.  

[14]  Ghaffari  A.,  Meghdari  A.,  Naderi  D.,  Eslami  S. Stability  enhancement  of  mobile  manipulators  via soft  computing.  International  Journal  of  Advanced Robotic Systems. 2004; 3(3): 191‐198.  

[15] Aviles J. A. Z., Pedraza J. C., Gorrostieta E., García‐V L. H. Development of a Mechatronic Unit applied to the  Manipulation  of  Explosives.  International Conference  on  Electrical  Engineering,  Computing Science  and  Automatic  Control,  CCE,  2008;  ISBN: 978‐1‐4244‐2499‐3.  

[16] ZúñigaL. A., PedrazaJ. C., Gorrostieta E., Ramos J. M. Analysis  of  Dynamic  Behavior  of  an  EOD Mechatronic  Unit.  International  Conference  on Electronics,  Robotics  and  Automotive  Mechanics Conference, CERMA, 2009.  

[17] Choset H., Lynch K. M., Hutchinson  S., Kantor G., Burgard W.,  Kavraki  L.  E.,  Thrun  S.  Principles  of Robot  Motion:  Theory,  Algorithms,  and Implementation.  MIT  Press,  USA,  2005;  ISBN: 1098765432.  

[18] Bayle B., Fourquet J. Y., Renaud M. Manipulability of Wheeled  Mobile  Manipulators:  Application  to Motion Generation. International Journal of Robotics Research, 2003; 22(708): 565‐ 581.  

[19] Velinsky  S. A., Gardner  J.  F. Kinematics  of mobile manipulators and implications for design. Journal of Robotics Systems, 2000: 309‐320.  

[20] Tang C. P., Bhatt R. M., Abou‐Samah M., Krovi V. A Screw‐Theoretic  Analysis  Framework  for  Payload Transport  by  Mobile  Manipulator  Collectives. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2006: 169‐178.  

[21] Tan J., Xi N., Wang Y. Integrated Task Planning and Control for Mobile Manipulators. Proc. International Journal of Robotics Research, 2003: 337‐354.  

[22] Roth B.  “Advances  in Robot Kinematics”. Springer, Stanford University, U. S. A., 2006.  

[23]  Goris  K.  Autonomous  Mobile  Robot  Mechanical Design. VrijeUniversiteitBrussel, Engineering Degree Thesis, Brussels, Belgium, 2005.  

[24] Dimitrios S. A. Analytical Configuration of Wheeled Robotic  Locomotion.  Carnegie  Mellon  University, Doctoral Thesis, U. S. A., 2001.  

[25] Zuñiga L. A., PedrazaJ. C. , Gorrostieta E., García L., Ramos J. M., Herrera R. Modeling and Simulation of a  Mechatronic  Unit  EOD/IEDD.  International 

9Luis Adrian Zuñiga Aviles, Jesus Carlos Pedraza Ortega and Efren Gorrostieta Hurtado: Experimental Study of the Methodology for the Modelling and Simulation of Mobile Manipulators

www.intechopen.com

Page 10: Experimental Study of the Methodology for the Modelling ...cdn.intechopen.com/pdfs/41095/InTech-Experimental_study_of_the... · International Journal of Advanced Robotic Systems Experimental

Conference on Methods and Models  in Automation and Robotics, 2009.  

[26] Fruchard M., Morin P., Samson C. A Framework for the Control of Nonholonomic Mobile Manipulators. International  Journal  of  Robotics  Research,  2006; 25(8): 745‐780.  

[27] Mazur A., Szakiel D. On Path Following Control of Nonholonomic  Mobile  Manipulators.  Int.  J.  Appl. Math. Comput. Sci. 2009; 19(4): 561‐574.  

[28] Kelly, R., Santibáñez, V. Control de Movimiento de Robots  Manipuladores.  Editorial  Prentice  Hall, edición 2003; ISBN: 84‐205‐3831‐0.  

[29] Zúñiga L. A., PedrazaJ. C.  , Gorrostieta E., Ramos  J. M.  New  approach  to  Modeling  and  Simulation Methodology  for  the Mechatronic Design  of  IEDD‐Unmanned  Wheeled  Mobile  Manipulator. International  Conference  on  Electronics,  Robotics and  Automotive  Mechanics  Conference,  CERMA, México, D. F., 2010.  

[30] Zúñiga L. A., Skodny T., PedrazaJ. C. , Gorrostieta E. Systematic Analysis of an IEDD Unit based in a New Methodology  for Modeling  and  Simulation.  Journal of Advanced Robotics, INTECH, Austria, 2010; 7: 93‐100.  

 

 

10 Int J Adv Robotic Sy, 2012, Vol. 9, 192:2012 www.intechopen.com