Control del desplazamiento con evasión de obstáculos por lógica difusa para una plataforma robótica en configuración diferencial (Ceres Agrobot)
Displacement control with obstacle avoidance by fuzzy logic for a robotic platform in differential configuration (Ceres Agrobot)
Citación
Fecha
2020-04-29Autor
Ovalle Velásquez, Juan José
Título obtenido
Ingeniero en Mecatrónica
Palabras claves
; inteligencia artificial; logica difusa; modelado
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Resumen
La alimentación es una de las necesidades básicas del ser humano, esencialmente este acto proporciona al individuo la energía y nutrientes necesarios para poder vivir; si hay escasez de alimentos, la humanidad se enfrentaría a una de las amenazas más peligrosas que existe, según la FAO (Organización de las naciones unidas para la alimentación y agricultura), uno de los fenómenos causantes de la escasez alimenticia es la falta de políticas agropecuarias, indican que la ausencia casi total de transferencia tecnológica al sector agrícola en los países pobres, la falta de formación técnica de los pequeños y medianos productores trajeron como consecuencia una disminución de la producción y productividad global de alimentos en el mundo; con base en lo anterior, y viendo la necesidad que existe actualmente en el agro, cualquier esfuerzo invertido para generar propuestas tecnológicas que puedan cerrar esta brecha es bien recibido y, la plataforma en configuración diferencial con herramientas de campo CERES AgroBot es una de esas alternativas; en el presente trabajo se generaron unos modelos matemáticos (cinemático y dinámico) los cuales expresan la configuración diferencial que posee CERES AgroBot, los parámetros matemáticos que describen el movimiento de la plataforma y, por medio del Lagrangiano, las fuerzas y factores que afectan dicho movimiento (fricciones, masas, inercias, entre otros), seguido a esto, la realización, simulación e implementación de dos técnicas de control difuso que permiten el desplazamiento de la plataforma móvil con obstáculos fijos y móviles, en este caso, el lazo externo de control asegura que el vehículo llegue a las coordenadas deseadas por medio de la variación de la velocidad lineal y angular, mientras que el lazo interno asegura que esas velocidades lineales y angulares sigan los valores generados por el control del lazo externo certificando de esta manera que las fuerzas externas o condiciones dinámicas no afecten el movimiento final, de manera paralela, se demuestran las ventajas del control difuso ya que este tipo de control tiene características como la adaptabilidad, la baja dependencia del modelo, entre otras, que le permiten ser un buen candidato dadas las condiciones dinámicas del espacio del trabajo y las no linealidades de la planta a controlar; finalmente, y una vez se haya presentado el correcto funcionamiento del control gracias a Hardware In The Loop (HIL) el cual permite probar el control real conectando el entorno de simulación con el microcontrolador, mostrar las pruebas que se realizaron en campo abierto con dichos tipos de obstáculos que exponen en un caso real cómo funciona el control difuso.
Food is one of the basic needs of the human being, essentially this act provides the individual with the energy and nutrients necessary to live; If there is a food shortage, humanity would face one of the most dangerous threats that exists, according to the FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations), one of the phenomena causing food shortages is the lack of policies farming, indicate that the almost total absence of technology transfer to the agricultural sector in poor countries, the lack of technical training of small and medium producers resulted in a decrease in global food production and productivity in the world; based on the above, and seeing the need that currently exists in agriculture, any effort invested to generate technological proposals that can close this gap is well received and, the platform in differential configuration with CERES AgroBot field tools is one of those alternatives. ; In this work, mathematical models (kinematic and dynamic) were generated which express the differential configuration that CERES AgroBot possesses, the mathematical parameters that describe the movement of the platform and, through the Lagrangian, the forces and factors that affect said movement (friction, masses, inertias, among others), followed by this, the realization, simulation and implementation of two diffuse control techniques that allow the movement of the mobile platform with fixed and mobile obstacles, in this case, the external control loop ensures that the vehicle reaches the desired coordinates through the variation of linear and angular speed, while the internal loop ensures that these linear and angular speeds follow the values generated by the control of the external loop, thus certifying that the forces external or dynamic conditions do not affect the final movement, in parallel, the advantages of the contr are demonstrated diffuse since this type of control has characteristics such as adaptability, low dependence on the model, among others, which allow it to be a good candidate given the dynamic conditions of the workspace and the non-linearities of the plant to be controlled; finally, and once the correct operation of the control has been presented thanks to Hardware In The Loop (HIL) which allows testing the real control by connecting the simulation environment with the microcontroller, showing the tests that were performed in the open field with these types of obstacles that expose in a real case how the diffuse control works.
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- Ingeniería Mecatrónica [216]