"Diseño y desarrollo de controles de robots mediante métodos numéricos basados en teoría de álgebra lineal. Aplicación a robots moviles

Abstract

[ES] En los últimos años el control de robots en general y la navegación de robots móviles en particular es un área de interés para investigadores y desarrolladores industriales. De esta forma, si se aborda el control cinemático de robots móviles se pueden encontrar diversas estrategias de control que resuelven el control de trayectorias y el control de caminos. En la primera clase de controladores la posición y la orientación del robot está en función del tiempo, mientras que en la segunda clase de controladores el robot debe seguir una descripción geométrica del camino que debe seguir el robot, de manera que el tiempo no se considera como variable.

En el presente Trabajo Fin de Grado se propone desarrollar controladores cinemáticos de trayectorias para robots móviles. Los controladores que se proponen utilizar están basados en métodos numéricos de álgebra lineal. Se trata de un conjunto de técnica novedosas que son muy prometedoras puesto que permiten abordar problemas complejos con un coste computacional reducido. Además, para confirmar la viabilidad de los mismos, han sido implementados en robots móviles diferenciales.

Para introducir al lector en el proyecto, se describen los objetivos del mismo así como la motivación que supone llevarlo a cabo. Se hace mención al pasado, presente, y futuro de la robótica, junto con el mercado que hoy en día ya ha conseguido y el potencial del mismo. También se hace un breve repaso de la historia de la robótica y se hace una clasificación morfológica de los robots. Una vez introducido el lector, se expone la estrategia de control a seguir y se describen minuciosamente los nuevos controladores a utilizar, así como todas las herramientas matemáticas requeridas en el proyecto.

Tras el desarrollo teórico, es momento de pasar al desarrollo práctico del proyecto. En primer lugar, se hace una presentación del material y del software utilizado. Posteriormente, se explica el procedimiento seguido para llevar a cabo la simulación del robot, así como las mejoras introducidas con los integradores. Tras esto, se exponen los códigos programados en las dos plataformas utilizadas y la generación de distintas trayectorias.

Al finalizar el trabajo práctico, se entra en la exposición de resultados y el análisis de los mismos. Se muestran varias figuras ilustrativas y se proponen una serie de trabajos futuros que surgen tras la finalización con éxito de este proyecto.

Por último se adjunta, como en cualquier proyecto de ingeniería, el presupuesto del proyecto.

[EN] In recent years, robot control in general and mobile robot navigation in particular has become an area of interest for researchers and industrial developers. In this way, if you approach the kinematic control of mobile robots you can find different control strategies that solve the control of trajectories and the control of paths. In the first controller class the position and orientation of the robot is time-dependent, while in the second controller class the robot must follow a geometrical description of the path the robot must follow, so that time is not considered a variable.

In this Final Degree Project, the proposal is to develop kinematic trajectory controllers for mobile robots. The controllers that are proposed are based on numerical methods of linear algebra. This is a new set of techniques that are very promising because they allow us to tackle complex problems at a reduced computational cost. In addition, to confirm their feasibility, they have been implemented in mobile differential robots.

To introduce the reader to the project, the objectives and the motivation in carrying it out are described. Mention is made of the past, present and future of robotics, along with the market it has already achieved today and its potential. The history of robotics is also briefly reviewed and a morphological classification of robots is made. Once the reader is introduced, the control strategy and the controllers themselves are explained thoroughly, as well as all the mathematical tools required in the project.

After having exposed the theoretical development, it is time to move on the practical development of the project. First, a presentation of the material and software used is made. Afterwards, the procedure followed to carry out the simulation of the robot is explained, as well as the improvements that integrators confer. After this, the codes programmed in both robots and the generation of several trajectories are exposed.

At the end of the practical work, the results are presented and analyzed. Several illustrative figures are shown and a series of future works that emerge after the successful completion of this project are proposed.

Finally, as in any engineering project, the budget of the project is attached.