Diseño de un sistema de control basado en linealización por realimentación para un robot móvil tipo Ackerman con velocidad variable y movimiento en doble sentido describiendo trayectorias óptimas
Desde varios años, las investigaciones en el tema del uso de robots móviles han ido en aumento con el objetivo de poder utilizar los robots móviles para múltiples actividades que suelen ser difícil para una persona realizar; es por eso que, se ha ido desarrollando técnicas de control para distint...
| Autor Principal: | Velasco Mellado, Luis Angel |
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| Formato: | Tesis de Maestría |
| Idioma: | Español |
| Publicado: |
Pontificia Universidad Católica del Perú
2017
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/9753 |
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| Sumario: |
Desde varios años, las investigaciones en el tema del uso de robots móviles han ido
en aumento con el objetivo de poder utilizar los robots móviles para múltiples
actividades que suelen ser difícil para una persona realizar; es por eso que, se ha
ido desarrollando técnicas de control para distintos tipos de robots móviles, así
como también en la mejora de su desempeño en trayectorias a recorrer frente a
entornos al cual se aplique. El desarrollo se enfoca principalmente en el control del
robot móvil, ya que existen varios métodos para controlarlos, ya sea de manera
lineal o de manera no lineal, dependiendo sea el caso, llevándolos a llegar a su
objetivo siguiendo ciertas trayectorias especificas o trayectorias más cortas a su
objetivo. Para los casos de trayectorias específicas, suelen definirse formas
geométricas conocidas y fáciles de realizar; sin embargo, para el caso de
trayectorias con la distancia más corta, aún sigue habiendo más investigación a
nivel aplicativo. Es por eso que se busca desarrollar un método para la generación
de trayectoria mínima enfocado para un robot móvil tipo Ackerman, que permita
llevarlo a su objetivo, considerando que el robot móvil funcionará con movimiento
en avance y retroceso en cualquier momento.
Esta investigación busca aplicar una técnica de control no lineal, para así trabajar
en todo el espacio de funcionamiento del vehículo, que le permita al robot móvil
describir trayectorias óptimas, la cual va a ser diseñada en base al análisis de
movimiento que tiene un tipo Ackerman, considerando que se puede cambiar de
velocidad en una misma trayectoria; para lo cual se ha realizado la obtención del
modelo del tipo Ackerman y así definir correctamente el controlador a utilizar,
mientras que a su vez se desarrolla el algoritmo de generación de trayectoria
mínima y al final realizar la corroboración del funcionamiento en base a simulación y
luego con un prototipo.
El desarrollo de la investigación se ha realizado analizando diferentes técnicas de
control, decidiendo al final utilizar un control basado en linealización por
realimentación utilizando el método de flatness diferencial, el cual permite introducir
de manera práctica una trayectoria deseada a seguir por el robot móvil en sus
variables de posición. Dicha trayectoria deseada ha sido diseñada mediante un
análisis geométrico compuesto por segmentos de rectas y curvas de circunferencia,
basado en la teoría de Dubins y Reed & Shepp, permitiendo describir la ruta más
corta posible desde el punto de origen a su punto de destino. Las pruebas
realizadas de su funcionamiento han sido simuladas bajo un software que permitió
validar el controlador y la correcta generación de una ruta mínima; y también se
realizó pruebas en un prototipo para corroborar que puede ser aplicable en un
sistema real
Al final de la investigación se muestra como el controlador permite llevar al robot
móvil a su objetivo describiendo trayectorias optimas, generando la velocidad y el
ángulo de dirección adecuados que permitan guiarlo por dicha ruta; considerando
también un sistema de navegación para la aplicación real del sistema. |
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