Robot esfera

INTRODUCCIÓN

• La robótica comprende el diseño, fabricación y aplicaciones de los robots. Combina varias disciplinas, como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y la ingeniería de control.
• Como es de conocimiento general, la ciencia y la tecnología crece a pasos agigantados y por ende en el mundo actual, los robots se encuentran por todas partes.
• Por este motivo se propuso diseñar e implementar un robot en forma de esfera con tracción omnidireccional, tamaño reducido y de bajo consumo de energía, con capacidad de recibir señales de forma inalámbrica para su operación. En este proyecto se caracterizara el movimiento con sus respectivos actuadores y se construirá una plataforma de robot esférica que utilice dichas determinaciones para realizar el movimiento.

JUSTIFICACIÓN

• Muchas de las tecnologías que se han implementado en el ámbito de la robótica han sido diseñadas con la ideología de brindar una solución a diferentes situaciones o necesidades.
• Este tipo de robot esférico, es una alternativa a los movimientos tradicionales que utilizan ruedas, orugas, patas, etc. Si los resultados de este proyecto son satisfactorios, el disponer de estos, permitirá avanzar en proyectos futuros, como sistemas colaborativos para realizar el transporte de grandes pesos, que logren operar dentro de agua, tuberías o sistemas donde utilizar ruedas o patas no es una opción.

Definición del Problema

• Existe una problemática real en los sistemas robóticos actuales, ya que basan su principio de funcionamiento en ruedas o patas, los cuales dan una marcada limitación para su operación en diferentes áreas, además de movimientos no omnidireccionales y propensos a volcamientos.
• Debido a esto se pretende solucionar este problema, implementando un robot esfera, el cual no tenga la necesidad de utilizar ruedas internas para su operación, además su electrónica estaría basada en sistemas de desarrollo de altera, FPGA Y servo kit terasic.

Objetivos

• OBJETIVO GENERAL:
• Implementar un robot en forma de esfera, electrónico, portátil, con bajo consumo de energía, y mando remoto para su operación.
• OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
• Comparar los sistemas mecánicos estructurales usables en un robot esférico, a fin de seleccionar uno para su implementación.
• Acoplar el sistema electrónico hardware y software, que requiere el robot esférico, para lograr el movimiento en cualquier dirección, portable y con bajo consumo de potencia.
• Realizar la validación del funcionamiento del robot esférico y obtención de especificaciones.

Desarrollo del Sistema

Se presenta un diseño de Ingeniera que se desarrolló para llevar a cabo un prototipo de robótica móvil, este proyecto se divide en tres partes principales que son:[pic 1]

• Interfaz de usuario
• Unidad de control y
• Actuadores

Desarrollo del Sistema

• La interfaz de usuario se lleva a cabo desde una aplicación instalada en un celular con tecnología Android, la cual se conecta mediante un dispositivo bluetooth.
• La unidad de control está compuesta por una tarjeta de desarrollo de altera (DE0-nano), la cual se encarga de los procesos y flujo de información.
• Actuadores, está conformado por un servomotor kit de altera (SMK) que se compone de un circuito de control y sus servomotores, los cuales están ligados a un péndulo.

Diseño estructural

Después de realizar ensayos con varios diseños estructurales, para el interior de la esfera, se opto por el de la figura, por ser el de mas bajo anclaje y peso para[pic 2]

el sistema

Cuerpo esférico

[pic 3]

Desarrollo del Sistema

FRECUENCIA DE OPERACIÓN.

La gran mayoría de los sistemas digitales vienen equipados con un reloj, a no ser que sean de tipo asíncrono, Nuestra tarjeta de desarrollo DE0-nano viene con un reloj de 50Mhz, ya que nuestros servomotores vienen para trabajar a 50hz (20ms).

50𝑥 106

= 1.000.000 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑜𝑗

50

Desarrollo del Sistema

[pic 4]

Figura. 2

Desarrollo del Sistema

PWM.[pic 5]

Ya con la frecuencia de 50hz, nuestro siguiente paso es realizar la señal PWM que va a nuestro driver (SMK) que será la encargada de controlar nuestros servomotores.

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