Final Degree Project
Diseño, realización y control de un robot autoequilibrado de bajo coste basado en una Raspberry Pi
Author/s | Cámara Molina, José Ignacio |
Director | Alvarado Aldea, Ignacio
Krupa García, Pablo |
Department | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática |
Publication Date | 2020 |
Deposit Date | 2020-10-28 |
Academic Title | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales |
Abstract | El presente trabajo trata de diseñar, construir y controlar un robot autobalanceado basado en la
configuración del péndulo invertido, donde se aplicarán y compararán diferentes estrategias
de control aprendidas durante ... El presente trabajo trata de diseñar, construir y controlar un robot autobalanceado basado en la configuración del péndulo invertido, donde se aplicarán y compararán diferentes estrategias de control aprendidas durante los años de carrera. En resumidas cuentas, el objetivo del trabajo es conseguir fabricar un vehículo de bajo coste que pueda ser replicado, complementado y, en su caso, mejorado por otros usuarios. Se parte de la idea de trabajos anteriores desarrollados en el departamento de Ingeniería Automática de la Escuela superior de Ingeniería de Sevilla (ETSI), donde a pesar de sus similitudes, presenta grandes diferencias que se irán vislumbrando a lo largo de los capítulos. Se pretende conseguir que el vehículo, basado en la configuración del péndulo invertido, sea capaz de mantener su posición de equilibrio en todo momento, pudiendo desplazarse y girar sin que pierda dicha posición. En primer lugar, se analizarán todos los componentes que formarán parte del vehículo, para poder diseñar el cuerpo acorde a sus dimensiones y características. Posteriormente, se diseñará el cuerpo del vehículo con programas de modelado tridimensional para su impresión en 3D. Se ha diseñado una PCB que aglutinará gran parte de los componentes electrónicos, reduciendo el uso de cables, mejorando con ello sus conexiones. Una vez conseguido el hardware del vehículo, se procederá al análisis del modelo matemático y su posterior linealizado para aplicar técnicas de control. Se diseñarán diferentes controladores para mantener la estabilidad. Se diseñará un controlador LQR, posteriormente se añadirá un término integral al LQR y se finalizará con la implementación de un control MPC. La última etapa del trabajo consistirá en implementar el control del vehículo en las dos plataformas utilizadas para ello, el microcontrolador Arduino para el control de los motores y la microcomputadora Raspberry Pi para el control en alto nivel. Aquí radica la gran diferencia con respecto a trabajos anteriores y que abre un gran abanico de posibilidades para trabajos futuros. La potencia de cálculo de la Rpi en comparación con Arduino nos posibilita la implementación de todo tipo de controladores, mejorando las prestaciones del vehículo. Por último, se añade en la memoria un capítulo de resultados donde se puede apreciar el funcionamiento de las técnicas de control ante diferentes tipos de experimentos, como puede ser perturbaciones tipo pulso, variaciones en la referencia de velocidad de las ruedas o ascenso y descenso de una rampa, entre otros. |
Citation | Cámara Molina, J.I. (2020). Diseño, realización y control de un robot autoequilibrado de bajo coste basado en una Raspberry Pi. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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TFG-2965-CAMARA MOLINA.pdf | 6.048Mb | [PDF] | View/ | |