Estudio del arte de un sistema de control sobre un robot balancin

Estudio del arte de un sistema de control sobre un robot balancin

Nombre: Juan Lozano

          David Mejia

Problema

El proyecto recae en el estudio e implementación de una mejora sobre el controlador para un robot móvil inestable (Segway). El controlador deberá permitir la estabilización del robot durante todo su movimiento. Así mismo, el proyecto comprende la programación del robot para el seguimiento de trayectorias previamente desconocidas, utilizando datos sensoriales. Las trayectorias deberán poder contemplar desniveles así como acciones a realizar durante el recorrido.

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Fig.1 Segway

Introduccion

Ele proposito de este documento es analizar como se puede modificar el sistema de control de un robot balancin para asi obtener mejoras en su sistema y aumentar perifericos en el mismo. Un balancín es un artefacto donde un robot puede llegar a estabilizarse gracias a su sistema de control, pero por supuesto llegaron preguntas lógicas, ¿como "sentía" su inclinación? ¿como se calculaba la fuerza con la que reaccionaban las llantas? ¿como se estabiliza ante una perturbación? y es que para nosotros el equilibrio en nuestros cuerpos es natural, ni siquiera hay que pensar en ello, pero nuestros cerebros hacen el trabajo de forma inconsciente, se tratara de despejar las dudas sobre este funcionamiento se mostrara las técnicas que a grandes rasgos les ayudarán a entender mejor, cabe aclarar que se requieren de ciertos conocimientos técnicos sobre electrónica o programación que asumiré ustedes ya conocen, de cualquier forma Internet es un lugar vasto en donde seguramente encontrarán las respuestas a las pequeñas problemáticas que podrían surgir, habiendo dicho esto, comenzamos con el estudio del arte.

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Fig2. Robot balancin

1. Generalidad y uso robot balancin

Básicamente el robot lucha por mantenerse en vertical, cuando el sensor detecta una variación en el ángulo ideal, el cual llamaremos Setpoint, los motores reaccionan moviéndose hacia esa dirección evitando la caída (el principio básico de un péndulo invertido),  para lograrlo se implementará un control PID (Proporcional Integral Derivativo) que determinara la salida PWM de los motores.

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Fig 3. Controldador PID

1. Robot balancin en el mercado

En los ultimos años ha aumentado el interes en sistemas semejantes al desarrollado en esta tesis de grado. Debido a su inherente inestabilidad, un robot que mantiene el equilibrio en forma similar a un pendulo invertido es un gran ejemplo de sistema al cual aplicar tecnicas de control.  Dadas las caracteristicas dinamicas del dispositivo, que lo hacen muy interesante desde el punto de vista del control, es de interes la fabricacion de uno. Del mismo modo, la realizacion del mismo implico el trabajo con una serie de elementos propios del control, como ser el trabajo con un sistema no-lineal, el desarrollo de experimentos para la identificacion de planta, la implementacion del filtro de Kal- man para fusionar lecturas de diferentes sensores, entre otras.

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