Diseño y construcción de una plataforma robótica para el control de formación y distribución de tareas
En el presente proyecto se describe el paso a paso del desarrollo, construcción e implementación de una plataforma robótica móvil diferencial destinada al control de formaciones y la distribución de tareas. Para ese fin, el documento se ha dividido en tres temáticas principales, 1) la información co...
- Autores:
-
León Cardona, Daniel Felipe
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2018
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/1615
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/1615
- Palabra clave:
- Mechatronic Engineering
Robotics
Industrial robots
Automat control systems
Investigations
Analysis
Ingeniería mecatrónica
Robótica
Robots industriales
Sistemas de control de autómatas
Investigaciones
Análisis
Plataforma robótica móvil
Distribución de tareas
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Design and construction of a robotic platform to control training and task distribution |
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En el presente proyecto se describe el paso a paso del desarrollo, construcción e implementación de una plataforma robótica móvil diferencial destinada al control de formaciones y la distribución de tareas. Para ese fin, el documento se ha dividido en tres temáticas principales, 1) la información concerniente a la temática del proyecto, 2) la descripción detallada y progresiva tanto del desarrollo de la plataforma robótica como de su entorno de trabajo y, 3) la divulgación de los resultados obtenidos; con el propósito de introducir gradualmente las temáticas desarrolladas. |
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Para ese fin, el documento se ha dividido en tres temáticas principales, 1) la información concerniente a la temática del proyecto, 2) la descripción detallada y progresiva tanto del desarrollo de la plataforma robótica como de su entorno de trabajo y, 3) la divulgación de los resultados obtenidos; con el propósito de introducir gradualmente las temáticas desarrolladas.1. MARCO GENERAL .......................................................................................... 1 1.1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 1 1.2 OBJETIVOS .............................................................................................. 2 1.2.1 Objetivo general ................................................................................... 2 1.2.2 Objetivos específicos ........................................................................... 2 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................ 2 1.4 JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 3 1.5 ANTECEDENTES...................................................................................... 3 1.6 ESTADO DEL ARTE ................................................................................. 4 1.7 DISENO METODOLÓGICO ...................................................................... 8 2. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 13 2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS ....................................................... 13 2.1.1 Robots móviles ................................................................................... 14 2.1.1.1 Robots móviles con ruedas.......................................................... 14 2.1.1.2 Cinemática de un robot móvil ...................................................... 16 2.2 SISTEMAS DE CONTROL ...................................................................... 17 2.2.1 Control de velocidad ........................................................................... 17 2.2.1.1 Controlador Proporcional Integrativo Derivativo – PID ................ 18 2.2.2 Control de formación .......................................................................... 19 2.3 VISIÓN ARTIFICIAL ................................................................................ 20 2.3.1 Espacios o modelos de color ............................................................. 20 2.3.1.1 Modelo de color RGB .................................................................. 21 2.3.1.2 Modelo de color HSV ................................................................... 21 2.3.2 Filtros espaciales................................................................................ 23 2.3.2.1 Filtro gaussiano ........................................................................... 23 2.3.3 Segmentación por umbral (threshold) ................................................ 24 2.3.4 Transformaciones morfológicas ......................................................... 26 2.3.4.1 Erosión ........................................................................................ 26 2.3.4.2 Dilatación ..................................................................................... 26 2.3.4.3 Apertura ....................................................................................... 27 2.3.4.4 Cierre ........................................................................................... 28 2.3.5 Características geométricas ............................................................... 28 2.3.5.1 Área ............................................................................................. 29 2.3.6 Características estáticas de forma ..................................................... 30 2.3.6.1 Centroide ..................................................................................... 30 2.3.6.2 Momentos .................................................................................... 30 3. DESARROLLO DE LA PLATAFORMA ROBÓTICA ....................................... 32 3.1 SELECCIÓN DE LA CONFIGURACIÓN DEL ROBOT MÓVIL ............... 32 3.2 INSTRUMENTACIÓN .............................................................................. 34 3.2.1 Selección de la rueda ......................................................................... 34 3.2.2 Selección del motor ............................................................................ 34 3.2.3 Selección de la instrumentación restante ........................................... 39 3.3 DISEÑO DE LA PLATAFORMA ROBÓTICA ........................................... 40 3.3.1 Diseño eléctrico .................................................................................. 41 3.3.2 Diseño mecánico ................................................................................ 47 3.3.2.1 Validación por análisis de elementos finitos ................................ 53 3.3.3 Diseño estructural .............................................................................. 61 3.3.4 Diseño del control de velocidad de las ruedas de la plataforma robótica 62 3.3.5 Desarrollo del modelo cinemático ...................................................... 67 3.3.6 Selección de la estrategia de control aplicada al control de formaciones 69 3.3.6.1 Asignación de puntos objetivos ................................................... 69 3.3.6.2 Seguimiento de trayectoria .......................................................... 76 3.3.7 Simulación del sistema de control de formaciones............................. 78 3.3.7.1 Trayectoria sin obstáculos ........................................................... 80 3.3.7.2 Trayectoria con presencia de obstáculos .................................... 83 4. DESARROLLO DEL SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL ............................... 86 5. DISEÑO DE LA INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO .................................... 89 6. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE FORMACIONES EN LAS PLATAFORMAS DESARROLLADAS ............................................................ 94 7. VALIDACIÓN DEL SISTEMA ......................................................................... 98 7.1 LÍNEA RECTA ......................................................................................... 98 7.2 RECTÁNGULO ........................................................................................ 98 7.3 TRIÁNGULO ............................................................................................ 98 8. CONCLUSIONES ......................................................................................... 103 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 106 ANEXOS .............................................................................................................. 112PregradoThis project describes the step-by-step development, construction and implementation of a differential mobile robotic platform for the control of training and the distribution of tasks. For this purpose, the document has been divided into three main themes, 1) the information concerning the project theme, 2) the detailed and progressive description of both the development of the robotic platform and its working environment and, 3) the dissemination of the results obtained; fraud the purpose of gradually introducing the themes developed.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDiseño y construcción de una plataforma robótica para el control de formación y distribución de tareasDesign and construction of a robotic platform to control training and task distributionIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronic EngineeringRoboticsIndustrial robotsAutomat control systemsInvestigationsAnalysisIngeniería mecatrónicaRobóticaRobots industrialesSistemas de control de autómatasInvestigacionesAnálisisPlataforma robótica móvilDistribución de tareasVisión artificialLeón Cardona, Daniel Felipe (2018). 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