Show simple item record

dc.contributor.advisorForero González, Carlos Adolfospa
dc.contributor.advisorGonzález Acevedo, Hernandospa
dc.contributor.advisorGonzález Acuña, Hernánspa
dc.contributor.authorLeón Cardona, Daniel Felipespa
dc.date.accessioned2020-06-26T19:45:26Z
dc.date.available2020-06-26T19:45:26Z
dc.date.issued2018-08-06
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/1615
dc.description.abstractEn el presente proyecto se describe el paso a paso del desarrollo, construcción e implementación de una plataforma robótica móvil diferencial destinada al control de formaciones y la distribución de tareas. Para ese fin, el documento se ha dividido en tres temáticas principales, 1) la información concerniente a la temática del proyecto, 2) la descripción detallada y progresiva tanto del desarrollo de la plataforma robótica como de su entorno de trabajo y, 3) la divulgación de los resultados obtenidos; con el propósito de introducir gradualmente las temáticas desarrolladas.spa
dc.description.tableofcontents1. MARCO GENERAL .......................................................................................... 1 1.1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 1 1.2 OBJETIVOS .............................................................................................. 2 1.2.1 Objetivo general ................................................................................... 2 1.2.2 Objetivos específicos ........................................................................... 2 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................ 2 1.4 JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 3 1.5 ANTECEDENTES...................................................................................... 3 1.6 ESTADO DEL ARTE ................................................................................. 4 1.7 DISENO METODOLÓGICO ...................................................................... 8 2. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 13 2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS ....................................................... 13 2.1.1 Robots móviles ................................................................................... 14 2.1.1.1 Robots móviles con ruedas.......................................................... 14 2.1.1.2 Cinemática de un robot móvil ...................................................... 16 2.2 SISTEMAS DE CONTROL ...................................................................... 17 2.2.1 Control de velocidad ........................................................................... 17 2.2.1.1 Controlador Proporcional Integrativo Derivativo – PID ................ 18 2.2.2 Control de formación .......................................................................... 19 2.3 VISIÓN ARTIFICIAL ................................................................................ 20 2.3.1 Espacios o modelos de color ............................................................. 20 2.3.1.1 Modelo de color RGB .................................................................. 21 2.3.1.2 Modelo de color HSV ................................................................... 21 2.3.2 Filtros espaciales................................................................................ 23 2.3.2.1 Filtro gaussiano ........................................................................... 23 2.3.3 Segmentación por umbral (threshold) ................................................ 24 2.3.4 Transformaciones morfológicas ......................................................... 26 2.3.4.1 Erosión ........................................................................................ 26 2.3.4.2 Dilatación ..................................................................................... 26 2.3.4.3 Apertura ....................................................................................... 27 2.3.4.4 Cierre ........................................................................................... 28 2.3.5 Características geométricas ............................................................... 28 2.3.5.1 Área ............................................................................................. 29 2.3.6 Características estáticas de forma ..................................................... 30 2.3.6.1 Centroide ..................................................................................... 30 2.3.6.2 Momentos .................................................................................... 30 3. DESARROLLO DE LA PLATAFORMA ROBÓTICA ....................................... 32 3.1 SELECCIÓN DE LA CONFIGURACIÓN DEL ROBOT MÓVIL ............... 32 3.2 INSTRUMENTACIÓN .............................................................................. 34 3.2.1 Selección de la rueda ......................................................................... 34 3.2.2 Selección del motor ............................................................................ 34 3.2.3 Selección de la instrumentación restante ........................................... 39 3.3 DISEÑO DE LA PLATAFORMA ROBÓTICA ........................................... 40 3.3.1 Diseño eléctrico .................................................................................. 41 3.3.2 Diseño mecánico ................................................................................ 47 3.3.2.1 Validación por análisis de elementos finitos ................................ 53 3.3.3 Diseño estructural .............................................................................. 61 3.3.4 Diseño del control de velocidad de las ruedas de la plataforma robótica 62 3.3.5 Desarrollo del modelo cinemático ...................................................... 67 3.3.6 Selección de la estrategia de control aplicada al control de formaciones 69 3.3.6.1 Asignación de puntos objetivos ................................................... 69 3.3.6.2 Seguimiento de trayectoria .......................................................... 76 3.3.7 Simulación del sistema de control de formaciones............................. 78 3.3.7.1 Trayectoria sin obstáculos ........................................................... 80 3.3.7.2 Trayectoria con presencia de obstáculos .................................... 83 4. DESARROLLO DEL SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL ............................... 86 5. DISEÑO DE LA INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO .................................... 89 6. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE FORMACIONES EN LAS PLATAFORMAS DESARROLLADAS ............................................................ 94 7. VALIDACIÓN DEL SISTEMA ......................................................................... 98 7.1 LÍNEA RECTA ......................................................................................... 98 7.2 RECTÁNGULO ........................................................................................ 98 7.3 TRIÁNGULO ............................................................................................ 98 8. CONCLUSIONES ......................................................................................... 103 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 106 ANEXOS .............................................................................................................. 112spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.language.isospaspa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/*
dc.titleDiseño y construcción de una plataforma robótica para el control de formación y distribución de tareasspa
dc.title.translatedDesign and construction of a robotic platform to control training and task distributioneng
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.coverageBucaramanga (Colombia)spa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.localTrabajo de Gradospa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.subject.keywordsMechatronic Engineeringeng
dc.subject.keywordsRoboticseng
dc.subject.keywordsIndustrial robotseng
dc.subject.keywordsAutomat control systemseng
dc.subject.keywordsInvestigationseng
dc.subject.keywordsAnalysiseng
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.type.hasversioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.accessrightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
dc.relation.referencesLeón Cardona, Daniel Felipe (2018). Diseño y construcción de una plataforma robótica para el control de formación y distribución de tareas. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.relation.references[1] BROOKS, R. A. (1986). A robust layered control system for a mobile robot. IEEE Journal of Robotics and Automation, RA-2(1): 14-23, Marzo.spa
dc.relation.references[2] YAMAGUCHI H.; T. Arai; G. Beni (2001). A distributed control scheme for multiple robotic vehicles to make group formations. Robotics and Autonomous Systems, 36, pp. 125-147.spa
dc.relation.references[3] FIERRO R.; P. Song; A. Das; V. Kumar (2001). Cooperative control of robot formations. Kluwer Series Applied Optimization, Marzospa
dc.relation.references[4] KELLY, Rafael; et al.. Control de una pandilla de robots móviles para el seguimiento de una constelación de puntos objetivo [En línea] Octubre de 2004. VI Congreso Mexicano de Robótica. Disponible en: <http://ebanov.inaut.unsj.edu.ar/publicaciones/Ca1659_04.pdf> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[5] MACDONALD, Edward. MULTI-ROBOT ASSIGNMENT AND FORMATION CONTROL. Georgia, 2011, 76 h. Trabajo de grado (Masters of Science). Georgia Institute of Technology. School of Electrical and Computer Engineering. Disponible en: <https://smartech.gatech.edu/bitstream/handle/1853/41200/macdonald_edward _a_201108_mast.pdf> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[6] GRITSLAB. Multi-Robot Assignment and Formation Control [videograbación] [En línea] 6 de mayo de 2011. Disponible en: <https://www.youtube.com/watch?v=se318w2LXD0> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[7] MADERER, Jason. ROBOTARIUM : Robots for Everyone [En línea] 15 de agosto de 2017. Disponible en: <http://www.news.gatech.edu/features/robotariumrobotics- lab-accessible-all> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[8] PICKEM, Daniel; et al.. The Robotarium: A remotely accessible swarm robotics research testbed [En línea] Disponible en: <http://robohub.org/the-robotarium-a107 remotely-accessible-swarm-robotics-research-testbed/> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[9] VALLEJO, Marcela; OCHOA, John; JIMÉNEZ, Jovani. Sistemas multi-agentes robóticos: Revisión de metodologías [En línea] Disponible en: <https://revistas.unal.edu.co/index.php/avances/article/view/20499> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[10] GONZÁLEZ, Enrique. Robótica cooperativa. Experiencias de sistemas multiagente (SMA). Primera Edición. Editorial Pontificia Universidad Javeriana, Colombia, noviembre 2012. ISBN: 978-958-716-586-9.spa
dc.relation.references[11] MARTÍNEZ, John; VALLEJO, Margarita. Comparación de estrategias de navegación colaborativa para robótica móvil [En línea] Disponible en: <http://repositorio.autonoma.edu.co/jspui/handle/11182/935> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[12] MOLINA, Manuel; RODRÍGUEZ, Edgar. FLOTILLA DE ROBOTS PARA TRABAJOS EN ROBÓTICA COOPERATIVA. Trabajo de grado (Ingeniero Mecatrónico). Bogotá D.C.: Universidad Militar Nueva Granada. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Mecatrónica, 201spa
dc.relation.references[13] ROBOCUP. RoboCupSoccer [En línea] Disponible en: <http://www.robocup.org/domains/1> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[14] CUARTAS, Enrique. La selección Colombia de futbol robótico que estará en RoboCup 2016 [En línea] Disponible en: <http://www.enter.co/culturadigital/ colombia-digital/la-seleccion-colombia-de-futbol-robotico-que-estara-enrobocup- 2016/> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[15] IEEE. Miembros de IEEE Colombia participan en la RoboCup Brasil 2014 [En línea] Disponible en: <http://www.ieee.org.co/noticia.php?id=96> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[16] ZUNT, Dominic. Who did actually invent the word "robot" and what does it mean? [En línea] Disponible en: <http://web.archive.org/web/20150415062618/http://capek.misto.cz/english/rob ot.html> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[16] ZUNT, Dominic. Who did actually invent the word "robot" and what does it mean? [En línea] Disponible en: <http://web.archive.org/web/20150415062618/http://capek.misto.cz/english/rob ot.html> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[17] MATHIA, Karl. Robotics for Electronics Manufacturing : Principles and Applications in Cleanroom Automation. Primera Edición. Cambridge : Cambridge University Press, 2010. Pág. 8. ISBN 978-0-521-87652-0.spa
dc.relation.references[18] GARCÍA, Cándido; OYARZABAL, Rosa. What is a Robot under EU Law? [En línea] Disponible en: <https://www.globalpolicywatch.com/2017/08/what-is-arobot- under-eu-law/> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[19] ZIELINSKA, Teresa; et. al.. Robotics: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications. History of Service Robots. Primera Edición. Editorial IGI Global, Pennsylvania, EEUU, 2013. Pág. 2. ISBN: 978-146-664-607-0.spa
dc.relation.references[20] TZAFESTAS, Spyros. Introduction to Mobile Robot Control. Primera Edición. Editorial Elsevier Insights, London, 2014. Pág. 1. ISBN: 978-0-12-417049-0.spa
dc.relation.references[21] ZHANG, Houxiang. Mobile Robotics : Mobile robot classification continued [En línea] Disponible en: <https://tams.informatik.unihamburg. de/lehre/2010ss/seminar/ir/PDF/MobilerobotLecture3_Review%20on %20mobile%20robot.pdf> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[22] TZAFESTAS, Spyros. Introduction to Mobile Robot Control. Primera Edición. Editorial Elsevier Insights, London, 2014. Pág. 15. ISBN: 978-0-12-417049-0spa
dc.relation.references[23] Ibíd., p. 31.spa
dc.relation.references[24] KUO, Benjamin. SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO. Séptima edición. Editorial Prentice Hall, México, 1996. Pág. 9. ISBN: 968-880-723-0.spa
dc.relation.references[25] DEWESoft. PID Control [En línea] Disponible en: <https://www.dewesoft.com/pro/course/pid-control-53> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[26] MAZZONE, Virginia. Controladores PID [En línea] Disponible en: <http://www.eng.newcastle.edu.au/~jhb519/teaching/caut1/Apuntes/PID.pdf> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[27] RIVEROS, Adriana; SOLAQUE, Leonardo. Formación de robots móviles mediante el uso de controladores. En: Ing. USBMed. Julio-diciembre, 2013. Vol. 4, n.º 2, p. 63. ISBN: 2027-5846.spa
dc.relation.references[28] SABIA. Visión artificial e interacción sin mandos [En línea] Disponible en: <http://sabia.tic.udc.es/gc/Contenidos%20adicionales/trabajos/3D/VisionArtificia l/index.html> [Citado el 26 de marzo de 2018]spa
dc.relation.references[29] MOLINERO, Gregorio. Segmentación de imágenes en color basada en el crecimiento de regiones. Pág. 5. [En línea] Disponible en: <http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/11875/fichero/Proyecto+Fin+de+Carrer a%252F3.Espacios+de+color.pdf> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[30] Ibíd., p. 6.spa
dc.relation.references[31] GÓMEZ, Aure. Modelos, Espacios y Perfiles de Color : MODELO RGB [En línea] Disponible en: <http://www.auregomez.com/tutoriales/modelos-espaciosy- perfiles-de-color/> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[32] CUEVAS, Erik; ZALDÍVAR, Daniel; PÉREZ, Marco. Procesamiento digital de imágenes con MATLAB y Simulink. Primera edición: Alfaomega Grupo Editor, México, septiembre 2010. Pág. 454. ISBN: 978-607-707-030-6.spa
dc.relation.references[33] TRAUMABOT. Colour Point Cloud detection and extraction based on HSV colour space [En línea] Disponible en: <http://traumabot.blogspot.com.co/2013/08/colour-point-cloud-detectionand. html> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[34] QUEVEDO, Yeimy. Filtrado Espacial en Imágenes [En línea] Disponible en: <https://es.scribd.com/document/95955212/Filtrado-Espacial-en-Imagenes> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[35] CUEVAS, Erik; ZALDÍVAR, Daniel; PÉREZ, Marco. Procesamiento digital de imágenes con MATLAB y Simulink. Primera edición: Alfaomega Grupo Editor, México, septiembre 2010. Pág. 138 – 139. ISBN: 978-607-707-030-6.spa
dc.relation.references[36] Ibíd., p. 76 – 77.spa
dc.relation.references[37] OPENCV. Morphological Transformations [En línea] Disponible en: <https://docs.opencv.org/trunk/d9/d61/tutorial_py_morphological_ops.html> [Citado el 26 de marzo de 2018].spa
dc.relation.references[38] Ibíd.spa
dc.relation.references[39] Ibíd.spa
dc.relation.references[40] CUEVAS, Erik; ZALDÍVAR, Daniel; PÉREZ, Marco. Procesamiento digital de imágenes con MATLAB y Simulink. Primera edición: Alfaomega Grupo Editor, México, septiembre 2010. Pág. 403. ISBN: 978-607-707-030-6.spa
dc.relation.references[41] Ibíd., p. 404.spa
dc.relation.references[42] Ibíd., p. 406.spa
dc.relation.references[43] Ibíd., p. 407 – 408spa
dc.relation.references[44] TDROBÓTICA. Ruedas Pololu 32×7mm - Negras [En línea] Disponible en: <http://tdrobotica.co/ruedas-pololu-327mm-negras/260.html> [Citado el 2 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[45] TDROBÓTICA. Micromotor 100:1 con eje extendido / 2.2 kg-cm / 320 rpm [En línea] Disponible en: <http://tdrobotica.co/micromotor-1001-con-ejeextendido22- kg-cm320-rpm/387.html> [Citado el 2 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[46] TDROBÓTICA. Encoder magnético [En línea] Disponible en: <http://tdrobotica.co/kit-encoder-magnetico-para-micromotor-con-ejeextendido/ 114.html> [Citado el 2 de abril de 2018]spa
dc.relation.references[47] TDROBÓTICA. Sensor ultrasónico (HC-SR04) [En línea] Disponible en: <https://www.ardobot.com/productos/sensores/distancia-presencia-huellas-ycorriente/ sensor-ultrasonido-hc-sr04.html> [Citado el 2 de abril de 2018spa
dc.relation.references[48] TDROBÓTICA. Arduino Mega 2560 R3 [En línea] Disponible en: <https://www.ardobot.com/arduino-mega-2560-r3.html> [Citado el 2 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[49] TDROBÓTICA. Módulo L298N [En línea] Disponible en: <http://tdrobotica.co/modulo-driver-l298n/543.html> [Citado el 2 de abril de 2018spa
dc.relation.references[50] TDROBÓTICA. Módulo RF NRF24L01 [En línea] Disponible en: <http://tdrobotica.co/modulo-radiofrecuencia-nrf24l01-24ghz/654.html> [Citado el 2 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[51] TDROBÓTICA. Batería LiPo 2200 mAh 11.1V [En línea] Disponible en: <http://tdrobotica.co/bateria-lipo-2200-mah-111v/465.html> [Citado el 2 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[52] LOGITECH. HD Pro Webcam C920 [En línea] Disponible en: <https://www.logitech.com/es-mx/product/hd-pro-webcam-c920> [Citado el 2 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[53] VISTRÓNICA. Indicador de tensión de Baterías LiPo [En línea] Disponible en: <https://www.vistronica.com/aeromodelismo/indicador-de-tension-de-bateriaslipo- detail.html> [Citado el 2 de abril de 2018]spa
dc.relation.references[54] POLOLU. Pololu Ball Caster with 3/8″ Metal Ball [En línea] Disponible en: <https://www.pololu.com/product/951> [Citado el 2 de abril de 2018]spa
dc.relation.references[55] SOLIDWORKS. Acrílico (Sistema Internacional). Biblioteca de materiales predefinidos. SOLIDWORKS Premium, 2017, Edición x64, SP 1.0.spa
dc.relation.references[56] SOLIDWORKS. Factor de seguridad [En línea] Disponible en: <https://www.solidworks.com/sw/docs/Bridge_Poject_WB_2011_ESP.pdf> Pág. 53 [Citado el 10 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[57] SOLIDWORKS. Comprobación del Factor de seguridad [En línea] Disponible en: <http://help.solidworks.com/2013/spanish/SolidWorks/cworks/c_Factor_of_Safe ty_Check.html> [Citado el 10 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[58] ELSAYED, Mohamed. How does SolidWorks calculate the factor of safety? [En línea] Disponible en: <https://www.quora.com/How-does-SolidWorkscalculate- the-factor-of-safety> [Citado el 10 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[59] HOBBYKING. Lithium Ion battery safety guidelines : Discharging.spa
dc.relation.references[60] EGERSTEDT, Magnus. Differential Drive Robots [videograbación] [En línea] 15 de diciembre de 2017. Disponible en: <https://www.youtube.com/watch?v=wqUwmnKskJU> [Citado el 26 de abril de 2018].spa
dc.relation.references[61] EGERSTEDT, Magnus. A Clever Trick [videograbación] [En línea] 18 de diciembre de 2017. Disponible en: <https://www.youtube.com/watch?v=GX3A1G2FYZ0> [Citado el 26 de abril de 2018].spa
dc.contributor.cvlacGonzález Acuña, Hernán [0000774774]*
dc.contributor.cvlacForero González, Carlos Adolfo [0000690864]spa
dc.contributor.cvlacGonzález Acevedo, Hernando [0000544655]spa
dc.contributor.googlescholarGonzález Acuña, Hernán [NUgEExkAAAAJ&hl=de]*
dc.contributor.googlescholarGonzález Acevedo, Hernando [V8tga0cAAAAJ&hl=es]spa
dc.contributor.orcidGonzález Acuña, Hernán [0000-0003-2118-2272]*
dc.contributor.scopusGonzález Acuña, Hernán [55942191000]*
dc.contributor.scopusForero González, Carlos Adolfo [56926518500]spa
dc.contributor.scopusGonzález Acevedo, Hernando [55821231500]spa
dc.contributor.researchgateGonzález Acuña, Hernán [Hernan-Acuna]*
dc.contributor.researchgateForero González, Carlos Adolfo [Carlos-Forero-2]spa
dc.contributor.researchgateGonzález Acevedo, Hernando [Hernando-Gonzalez]spa
dc.subject.lembIngeniería mecatrónicaspa
dc.subject.lembRobóticaspa
dc.subject.lembRobots industrialesspa
dc.subject.lembSistemas de control de autómatasspa
dc.subject.lembInvestigacionesspa
dc.subject.lembAnálisisspa
dc.description.abstractenglishThis project describes the step-by-step development, construction and implementation of a differential mobile robotic platform for the control of training and the distribution of tasks. For this purpose, the document has been divided into three main themes, 1) the information concerning the project theme, 2) the detailed and progressive description of both the development of the robotic platform and its working environment and, 3) the dissemination of the results obtained; fraud the purpose of gradually introducing the themes developed.eng
dc.subject.proposalPlataforma robótica móvil
dc.subject.proposalDistribución de tareas
dc.subject.proposalVisión artificial
dc.type.redcolhttp://purl.org/redcol/resource_type/TP
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
Except where otherwise noted, this item's license is described as Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia