Desarrollo de los módulos de control y potencia para un robot móvil autónomo

Abstract

En este proyecto fin de máster se lleva a cabo el desarrollo del sistema de control y potencia de un robot móvil ya existente. El desarrollo del proyecto, por lo tanto, se compone del desarrollo de una placa de potencia, la cual permite alimentar a los motores, y otra placa de control, que contiene un microcontrolador el cual ejecuta el software de control que
implementa un controlador PID multivariable de lazo cerrado.
En los últimos años la robótica ha tenido una constante y extensa evolución afectando principalmente al sector servicios. Algunas de las tareas que se han querido abordar mediante el uso de robots son tareas de limpieza, vigilancia y seguridad, atención a ciudadanos y tareas relacionadas con el sector de la sanidad. Este campo de la robótica requiere dotar de una
mayor autonomía y flexibilidad a los robots, ya que a diferencia de los robots enfocados al sector industrial, los robots dirigidos a servicios trabajan en un entorno cambiante.
El robot WAMR (Workbench for Autonomous Mobile Robots) es un robot autónomo pensado para ensayar estrategias en el ámbito de la robótica de servicios. Se ha escogido el módulo de control para su actualización, ya que era necesario abordar de forma unificada la placa de control y la placa de potencia. Para el desarrollo de los sistemas, primero se ha realizado una especificación, para más adelante pasar al diseño de las placas y del software embebido en una de ellas. A continuación, se han construido las placas, se ha implementado el software y por último se ha integrado el sistema dentro del robot. El sistema de control y potencia está preparado para controlar la velocidad de los dos motores del robot atendiendo a las peticiones del sistema de navegación, así como calcular la ruta que está siguiendo el robot a partir de la información proporcionada por los odómetros y enviar esta información al sistema de navegación. Por otra parte, el sistema de navegación puede actualizar la posición y actitud del robot para evitar errores acumulados. Se concluye que el sistema de control y potencia realizado tiene la calidad suficiente para su uso dentro del robot, ya que se ha verificado el correcto funcionamiento de las placas mediante un conjunto de pruebas básico que permiten ensayar las funcionalidades necesarias
para el robot.
Abstract:
In this Project, a control and power system for an existing mobile robot is carried out. Then, the development of the project is made up of a power board and control board. They
respectively address the engines powering and the software executing by means of a microcontroller device. The main task of the software component is to implement a closedloop
multivariable PID controller. During the latest years the robotics has undergone a constant and huge evolution mainly
involving service robotics. The principal tasks addressed by the robots are cleaning tasks, vigilance and security tasks, attendance to the citizen and tasks related to the health sector. This type of missions requires providing robots with greater autonomy and flexibility than industrial robotics, due to environments changes. The WAMR robot (Workbench for Autonomous Mobile Robots) is an autonomous robot designed to experiments strategies in the field of service robotics. It has been chosen the control and power system for upgrade the control board and the power board in a unified manner. As a first step, a specification has been done. Then, the boards and the embedded software have been designed based on the specification. After that, the boards have been constructed and the software has been codified. Finally, the system has been integrated in the robot. The control and power system are designed to control the speed of both motors of the robot,
attending demands from navigation system. They also compute the current position and attitude of the robot based on the information provided by the odometers, in each movement. This information could be send to the navigation system when it is requested. On the other hand, the navigation system can update the current position and attitude of the robot to avoid
incremental errors. It is concluded that the power and control system developed has quality enough to its use inside the robot. This is a consequence of a minimal set of software tests, which allow to practice the needed functionalities of the system.