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Análisis, diseño, construcción y control en tiempo real de un robot móvil tipo Shakey en el seguimiento de trayectoria

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dc.contributor.author Barrientos Sotelo, Víctor Ricardo
dc.date.accessioned 2018-11-15T20:18:00Z
dc.date.available 2018-11-15T20:18:00Z
dc.date.created 2008-11-13
dc.date.issued 2018-11-12
dc.identifier.citation Barrientos Sotelo, Víctor Ricardo. (2008). Análisis, diseño, construcción y control en tiempo real de un robot móvil tipo Shakey en el seguimiento de trayectoria (Maestría en Tecnología de Cómputo). Instituto Politécnico Nacional, Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/26191
dc.description Tesis (Maestría en Tecnología de Cómputo), Instituto Politécnico Nacional, CIDETEC, 2008, 1 archivo PDF, (143 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: En este trabajo nos enfocamos a los Robot Móviles de Ruedas (RMR). Un RMR se puede considerar como un sistema que está compuesto por dos subsistemas, un arreglo cinemático y un sistema de actuadores, que dota de movimiento a la estructura cinemática. En lo que respecta al arreglo cinemático, existen diversas congelaciones para su construcción, para este trabajo se ha elegido la configuración diferencial, también conocida como Shakey, que se compone, grosso modo, de dos ruedas de tracción y dos ruedas para estabilización. Referente al sistema de actuadores, uno de los dispositivos comúnmente empleado en los RMR es el motor de CD de imán permanente, en particular se utilizara un par de estos para asociarlos a cada una de las ruedas de tracción. De manera general, el estudio de todos los robots se enfoca en dotar de mayor autonomía a estos, con la finalidad de que logren realizar diversas tareas por sí mismos. En el caso particular de los RMR, se pueden identificar cinco tareas fundamentales: localización, regulación, planificación de trayectoria, seguimiento de trayectoria y evasión de obstáculos. En este sentido, el presente trabajo aborda la tarea de seguimiento de trayectoria. En este trabajo se presenta el análisis, diseño, construcción y control en tiempo real de un robot móvil tipo Shakey para que realice la tarea de seguimiento de trayectoria mediante el empleo de control automático. Este prototipo tendrá fines didácticos y será empleado en futuros trabajos de investigación. A lo largo de los capítulos se des-cribe la construcción del prototipo, se desarrollan los modelos matemáticos necesarios para el diseño de las leyes de control, se simulan dichas leyes y se lleva a cabo la experimentación en tiempo real para dos trayectorias, una recta con cierta pendiente y una parábola. Para la construcción del prototipo se realiza la selección de componentes y se diseña la electrónica de potencia y de instrumentación necesaria para el control de los actuadores y la lectura de los sensores. Los modelos de la estructura cinemática y de los actuadores son desarrollados, y haciendo uso de estos, se lleva a cabo un control por retroalimentación de entrada-salida para la estructura cinemática y un control PI para los motores de CD. Una vez diseñadas las leyes, se programan y se someten a evaluación mediante simulaciones empleando Matlabr Simulinkr, para observar el comportamiento para ambas trayectorias. Tomando como referente los resultados obtenidos en las simulaciones, se lleva a cabo la instrumentación en tiempo real y se reportan los resultados experimentales para ambas trayectorias, que se observaron fueron satisfactorios. ABSTRACT: This thesis is concerned with wheeled mobile robots (RMR). A RMR is composed by two subsystems: the kinematic part and actuators. Actuators provide movement to the kinematic part. In this work we select the diferential drive configuration, also known as Shakey, which uses two conventional wheels (to provide movement) and two ball wheels (for stabilization). We use a permanent magnet DC motor at each conventional wheel. There are five fundamental tasks for RMRs: localization, regulation, path planning, path following and obstacle avoidance. In this work we are concerned with the path following task. We present analysis, design, construction and real time control of a Shakey mobile robot to perform the path following task. This prototype is intended for educational purposes and for future research. Throughout this work, we describe construction of the prototype, we obtain mathematic models required to design controller, we present some simulations (Matlabr Simulinkr) used to test control laws and, finally, we carry out real time experimentation for two diferent paths: a line with a constant slope and a parabola. We present how to select all the necessary components of robot as well as how we built electronic circuits required to supply power and for instrumentation. We also explain how to obtain the kinematic model and the actuators model that we used for analysis and design of controllers. In this respect, we remark that we propose a controller based on input-output feedback linearization of the kinematic model and a PI controller for the permanent magnet DC motors. es
dc.language.iso es es
dc.publisher Víctor Ricardo Barrientos Sotelo es
dc.subject Robot móvil de ruedas es
dc.subject Control automático es
dc.subject Motor de CD es
dc.title Análisis, diseño, construcción y control en tiempo real de un robot móvil tipo Shakey en el seguimiento de trayectoria es
dc.contributor.advisor Silva Ortigoza, Ramón
dc.contributor.advisor Albarrán Jiménez, Juan Martín


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