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Título : Diseño y construcción de un robot móvil autónomo en configuración diferencial para la localización en interiores usando odometría.
Autor : Pilamala Sislema, Henry Vinicio
Hilaño Chanatasi, Jorge Luis
Director(es): Cabrera Aguayo, Fausto Ramiro
Tribunal (Tesis): Paucar Samaniego, Jorge Luis
Palabras claves : ROBOT MÓVIL;ODOMETRÍA;CINEMÁTICA;ALGORITMO PRM;SEGUIMIENTO DE TRAYECTORIA;ESTABILIDAD DE LYAPUNOV
Fecha de publicación : 18-feb-2021
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Pilamala Sislema, Henry Vinicio; Hilaño Chanatasi, Jorge Luis. (2021). Diseño y construcción de un robot móvil autónomo en configuración diferencial para la localización en interiores usando odometría. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFIYE;108T0351
Abstract : The aim of this research was to design and construct an autonomous mobile robot in a differential configuration for indoor localization using odometry. The robotic system development began with the mathematical modeling of the mobile robot in differential configuration and a trajectory tracking control based on Lyapunov stability to obtain the speeds that the robot must have to follow the desired trajectory. All the mathematical bases described have been programmed in Matlab to perform the robot displacement simulation by applying two-path planning algorithms, PRM and Hybrid A*, to generate the optimal trajectory to reach the desired point by avoiding obstacles within a known map. The design stage included the study of the mechanical and electronic components that make up the prototype. Arduino made a PID control for the motors to reach the speeds calculated with the trajectory tracking power. Also, they obtain the position and orientation through the odometry sent to Matlab to show its real displacement in a 3D simulation. The communication between Matlab and Arduino was done using two radio frequency modules. The tests have been performed on a flat MDF wooden board to avoid friction of the robot tires with the surface. The tests performed on three different trajectories have resulted in an average displacement error of ± 1.1 cm on the X-axis and ± 1.6 cm on the Y-axis concerning the desired positions. We conclude that the best planner is the A*Hybrid algorithm by offering more excellent smoothness in the curves of its trajectories and a shorter execution time to reach the desired position.
Resumen : El objetivo de la presente investigación fue el diseño y construcción de un robot móvil autónomo en configuración diferencial para la localización en interiores al usar odometría. El desarrollo del sistema robótico comenzó con la modelación matemática del robot móvil en configuración diferencial y un control de seguimiento de trayectoria basado en la estabilidad de Lyapunov para obtener las velocidades que debe tener el robot para seguir una trayectoria deseada, toda la base matemática descrita se ha programado en Matlab con el fin de realizar la simulación del desplazamiento del robot al aplicar dos algoritmos de planificación de rutas, PRM y A* Hibrido los cuales generaran la trayectoria óptima para llegar a un punto deseado al evitar obstáculos dentro de un mapa conocido. La etapa de diseño contempló el estudio de los componentes mecánicos y electrónicos que conforman el prototipo. En Arduino se realizó un control PID para que los motores lleguen a las velocidades calculadas con el control de seguimiento de trayectoria, además se obtienen la posición y orientación mediante la odometría las cuales se envían a Matlab para que se pueda ver su desplazamiento real en una simulación 3D. La comunicación entre Matlab y Arduino se hizo mediante dos módulos de radiofrecuencia. Las pruebas se han realizado en un tablero plano de madera MDF para evitar fricción de las llantas del robot con la superficie. Las pruebas realizadas en tres diferentes trayectorias han dado como resultado un promedio de error de desplazamiento de ± 1.1 cm en el eje X, y ± 1.6 cm en el eje Y con respecto a las posiciones deseadas, se concluye que el mejor planificador es el algoritmo A*Híbrido al ofrecer mayor suavidad en las curvas de sus trayectorias y un menor tiempo de ejecución para llegar a una posición deseada.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/19913
Aparece en las colecciones: Ingeniero en Electrónica, Control y Redes Industriales; Ingeniero/a en Electrónica y Automatización

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