Diseño y desarrollo de un sistema de guiado autónomo de un Rover basado en una matriz de sensores de distancia ToF

Abstract

[ES] Un Rover espacial es un vehículo terrestre autónomo cuya función es la exploración de cuerpos astronómicos como planetas o satélites naturales. La finalidad de este trabajo es el diseño y desarrollo de un sistema de guiado autónomo basado en una matriz de sensores de distancia ToF (Time of Flight) que permita a un Rover realizar un trayecto evitando obstáculos en su camino.

Para ello el alumno trabajará en: − Elección de los componentes hardware y software y estudio de compatibilidad. − Conexión de los componentes electrónicos con los elementos mecánicos del Rover y el módulo microcontrolador ESP32. − Desarrollo en Matlab de un algoritmo generador de señales PWM (Pulse Wide Modulation) para control de los motores DC basado en la información de la matriz de sensores de distancia ToF. Adaptación del algoritmo al ESP32 para conseguir una operabilidad completamente autónoma. − Desarrollo de un algoritmo de control tipo PID para realizar de forma precisa las órdenes de control de giro y avance. − Diseño e impresión 3D de piezas auxiliares necesarias para el correcto ensamblaje del Rover y los sensores. − Realización de ensayos y pruebas de validación del sistema.

[EN] A space Rover is an autonomous vehicle designed for the exploration of astronomical bodies such as planets and natural satellites. The purpose of this project is to design and develop an autonomous guidance system based on a matrix of ToF (Time of Flight) distance sensors that enables a Rover to navigate a path while avoiding obstacles in its way.

The student will work on:

- Selection of hardware and software components and compatibility study. - Connection of electronic components with the mechanical elements of the Rover and the ESP32 microcontroller module. - Development in Matlab of a PWM (Pulse Wide Modulation) signal generator algorithm for DC motor control based on information from the ToF distance sensor array. Adaptation of the algorithm to ESP32 to achieve fully autonomous operability. - Development of a PID control algorithm to perform precise control commands for turning and advancing. - Design and 3D printing of auxiliary parts necessary for the proper assembly of the Rover and sensors. - Development of tests and validation trials of the system.

[CA] En aquest Treball de Fi de Grau s’ha dissenyat, fabricat i implementat un sistema de navegaci´o i guiatge per a un vehicle d’exploraci´o espacial basat en un sensor Time of Flight (ToF) d’´ultima generaci´o que genera una matriu de dist`ancies de 64 caselles que representa l’espai davant del rover. Aquest tipus de sensors tenen algunes avantatges davant dels sensors utilitzats fins ara, essent especialment compactes, lleugers i amb un consum d’energia molt baix.