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04 de Mayo de 2004

Definición del proyecto

Introducción:
En el campo de la robótica móvil es imprescindible disponer de robots móviles para realizar las validaciones experimentales, ya que las simulaciones tienen limitaciones evidentes que impiden extrapolar directamente sus resultados al mundo real. Sin embargo, la mayoría de los robots móviles comerciales disponibles actualmente resultan caros y suelen tener componentes difíciles de conseguir (software propietario, piezas especiales, etc.). Por otra parte, aunque existen kits de robots móviles el problema es que muchas veces son muy sencillos o meros juguetes, cuyas prestaciones resultan demasiado limitadas.

Por todo ello, como parte de un proyecto de fin de carrera de la Facultad de Informática de La Coruña, hemos pensado en diseñar y construir nuestra propia base de robot móvil. Sus principales características serán su sencillez, facilidad de implementación, bajo coste, buenas prestaciones (velocidad, capacidad de carga, autonomía, etc.) y capacidad de adaptación a un amplio espectro de proyectos de robótica, tanto docentes como de investigación. El objetivo es que cualquier grupo de investigación o facultad con recursos modestos pueda implementar su propia plataforma de robot móvil y adaptarla a sus aplicaciones o necesidades.

Diseño:
El diseño de la base de robot móvil incluye diversos aspectos: desde la mecánica (motores, ruedas, poleas, correas de transmisión, estructura, etc.) hasta el software de control, pasando por toda la electrónica necesaria para su funcionamiento (microncontrolador, H-bridges, puentes de diodos, reguladores de tensión, etc.).

Para simplificar la estructura mecánica partiremos de una configuración de tracción diferencial, ya que es la más sencilla y fácil de implementar, tanto a nivel hardware como de control: permite realizar giros de radio cero y movimientos suaves, es eficiente y bastante estable.

Electrónica:
En cuanto al diseño de la electrónica, hemos optado por centralizar la mayoría de las funciones en un microcontrolador, que será el encargado de controlar y medir la velocidad de giro de cada rueda motriz, calcular el desplazamiento del robot (odometría) y medir variables de interés. Para comunicarnos con el robot hemos optado por utilizar un puerto serie estándar (interfaz RS-232). El microcontrolador también se encargará de gestionar las comunicaciones y de leer y ejecutar los comandos que se le envíen. De este modo, se independiza el control de alto nivel del de bajo nivel, que queda a cargo del microcontrolador.

Control y comunicaciones:
Para facilitar el control y las comunicaciones del robot por parte del control de alto nivel se desarrollará una interfaz (API) adecuada para facilitar dicha interacción, ocultándole al programador del control de alto nivel los entresijos del sistema.

Aplicación:
Por último, para demostrar la versatilidad de la base de robot móvil diseñada, nos proponemos utilizarla en una aplicación particular, concretamente en el control de un robot móvil mediante técnicas sencillas de visión artificial. Para ello necesitaremos una simple cámara digital tipo webcam y un ordenador portátil capaz de procesar las imágenes y de enviar los comandos de movimiento a la base utilizando la API diseñada para tales efectos.

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