Diseño e implementación de robot explorador semiautónomo con celdas solares y tracción con orugas

Abstract

El uso de las tecnologías digitales se convierte cada vez más en una herramienta fundamental, incorporándose al mercado cada vez con mayor fuerza el uso de dispositivos y sistemas embebidos. En el caso de la robótica aplicar este tipo de soluciones resulta de particular interés, pues permiten reducir en gran medida el costo computacional, además de permitir la realización de tareas de manera paralela. Es por este motivo que se decidió llevar a cabo el presente diseño empleando una tarjeta basada en tecnología FPGA. El principal objetivo de esta memoria de título es la realización tanto del diseño como la implementación de la estructura mecánica básica del prototipo, su sistema eléctrico-electrónico a niveles de potencia y lógico, requiriendo para ello una interacción con dispositivos, como por ejemplo sensores y motores que permitirán la ejecución e interacción con el entorno. Todo lo anterior incorporando los correspondientes procesos de validación, calibración y testeo. La metodología empleada para el desarrollo de la solución se dividió en tres partes fundamentales. Teóricas, incorporando aquí los modelos, bases de diseño, para permitir evaluar el posterior proceso de diseño. El desarrollo se estableció en primera instancia con la estructura mecánica, posteriormente el diseño de cada uno de los subsistemas, tales como: potencia, alimentación, sensorial y de lógica, considerando en cada una de las etapas la simulación para validar el diseño y un proceso de prueba y calibración de cada uno de ellos de manera independiente. Finalmente, la concentración de cada uno de estos subsistemas conformando la totalidad del diseño y su puesta a prueba, verificando que el sistema opere de manera adecuada. En base al diseño implementado se evaluó controlar el sistema de manera remota en LA y se incorporó un controlador PID digital interno, el cual permitiría controlar en LC enviando remotamente las referencias de posición. Como resultado final se obtuvo un sistema basado en una tarjeta de desarrollo con tecnología FPGA Spartan 3e, sobre la cual se diseñaron las distintas estructuras de drivers para cada una de las componentes. Empleando la fusión de éstas se logró un robot móvil capaz de conectarse con un equipo remoto a través de una conexión inalámbrica, siendo este último la base de control que permitirá enviar rutinas, parámetros de control y monitorear el móvil.