Análisis y diseño de un controlador de robots exploradores tipo ápodo

Abstract

La robótica es un mundo extenso y fascinante que se puede clasificar en dos tipos de robots: robots fijos y robots móviles. En la rama de robots móviles se destacan los robots del tipo explorador, los cuales son utilizados para la exploración de zonas de difícil acceso o que presentan algún riesgo para la vida humana, por lo que es necesario hacer un robot que cumpla las necesidades del terreno ocasionando la creación de diferentes diseños que contemplan los distintos parámetros como son: el diseño mecánico, electrónico y de control volviéndose un tema extenso para su estudio. Por esto, el presente trabajo de grado hace énfasis sobre los robots del tipo ápodo enfocándose en el diseño de un controlador. Los robots ápodos son diseñados para lugares estrechos como son las grietas, túneles y tuberías. Para analizar de forma adecuada se realizó el modelado matemático del movimiento sinusoidal característico del este tipo de robot, junto con el análisis cinemático comprendido por la cinemática directa e inversa. Además, son contempladas las cualidades de locomoción a través de la velocidad angular con el n de comprender las características que proporciona y tener los fundamentos teóricos para el diseño del controlador. En los siguientes capítulos a parte del modelado matemático del robot también se presenta el análisis del módulo unitario empleado para componer la estructura principal, realizando el estudio dinámico del módulo y el correspondiente análisis de materiales comúnmente usados para la fabricación de la estructura, para finalmente diseñar un controlador genérico utilizando los controladores PID, difuso y PID-FUZZY con base a la cinemática directa; realizando la correspondiente simulación. Y finalmente, se prueba la aplicación adecuada expuesta en este trabajo monográfico de grado.

Robotics is a vast and fascinating world that can be classified into two types of robots: fixed robots and mobile robots. In the branch of mobile robots are highlights the explorer robots which are used for the exploration of areas of dificult access or present a risk to human life, so it is necessary to make a robot that meets the needs on the ground in the feld of mobile robots causing the creation of different designs that include various parameters such as: mechanical, electronic and control design becoming a vast subject for study. Therefore, this degree work emphasis on legless type robots focusing on the design of controller. The legless robots are designed for narrow places like cracks, tunnels and pipes. To properly analyze mathematical modelling of sinusoidal motion characteristic of this type of robot was made, along with the kinematic analysis comprised of direct kinematic and inverse kinematic.Moreover, we are referred to the qualities of locomotion through the angular velocity in order to understand the features provided and have the theoretical grounds for controller design. In the following chapters besides the mathematical modelling of the robot, also it presented the analysis of a unit module used for composing the main structure of robot, performing the dynamic study of the module and the corresponding analysis of materials commonly used for manufacturing the structure, to finally design a generic driver using fuzzy controller and proportional-fuzzy controller based on the kinematic modelling; performing the corresponding simulation. And finally, the proper application exposed in this monograph grade tested.