Instituto Tecnol³gico de Costa Rica - core.ac.uk .Informe de Proyecto de Graduaci³n para...

download Instituto Tecnol³gico de Costa Rica - core.ac.uk .Informe de Proyecto de Graduaci³n para optar

of 134

  • date post

    25-Sep-2018
  • Category

    Documents

  • view

    212
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Instituto Tecnol³gico de Costa Rica - core.ac.uk .Informe de Proyecto de Graduaci³n para...

  • Instituto Tecnolgico de Costa Rica

    Carrera de Ingeniera Mecatrnica

    Diseo e Implementacin de la Plataforma Mvil del robot basado en Smartphone,

    ROBOBO

    Informe de Proyecto de Graduacin para optar por el ttulo de Ingeniero en Mecatrnica

    con el grado acadmico de Licenciatura

    Moiss Elas Bautista Briceo

    Cartago, Febrero de 2016

  • i

  • ii

  • iii

    Resumen.

    En el presente documento se presenta el diseo e implementacin de una plataforma mvil llamada

    ROBOBO 2.0, realizado en el Grupo Integrado de Ingeniera de la Universidade da Corua. Esta

    plataforma robtica se utilizar en el proyecto con fondos europeos llamado DREAM (Deferred

    Restructuring of Experience in Autonomous Machines), el proyecto DREAM consiste en aplicar

    el proceso cognitivo del sueo en la arquitectura de los robots autnomos.

    En este proyecto se desarroll el control de velocidad y posicin para el motor CD, el mdulo de

    comunicacin por medio de Bluetooth, el sistema de movimiento Pan/Tilt del Smartphone, el

    funcionamiento de los driver para LED y motores y el firmware para el ROBOBO 2.0.

    Captulo 1: se presenta la introduccin del proyecto, el en cual se muestra el entorno del proyecto,

    definicin del problema y el enfoque de la solucin; este apartado se enfoca en dar una perspectiva

    general del proyecto. Captulo 2: se definen los objetivos del proyecto. Captulo 3: en este

    apartado se hace un repaso de los conceptos de robtica y se presentan algunos tipos de robot.

    Captulo 4: aparece algunas caractersticas el primer prototipo del ROBOBO. Captulo 5: en

    este captulo se explica el proceso con el que se desarroll las soluciones. Captulo 6: en este

    captulo se realiza la explicacin de los conceptos tericos utilizados para el desarrollo de la

    solucin. Captulo 7: en este apartado se desarrolla las soluciones del proyecto, se muestra los

    resultados de la configuracin del microcontrolador, el diseo del controlador de velocidad,

    mdulo de comunicacin Bluetooth, el desarrollo del sistema Pan/Tilt, el driver para LED

    TLC5941 y finalmente la explicacin del firmware del ROBOBO 2.0. Captulo 8: se presentan

    las conclusiones del proyecto. Captulo 9: se presentan las recomendaciones y el posible trabajo

    futuro que mejorarn el producto final.

    Palabras claves: Robtica mvil, robtica en investigacin, robtica educativa, ROBOBO,

    Smartphone, UART, Bluetooth, Controlador PI, movimiento Pan/Tilt.

  • iv

    Abstract.

    This document shows the design and implementation of a mobile platform called ROBOBO 2.0,

    made in the Integrated Engineering Group of the University of Corunna. This robotic platform will

    be used in the project with European funds called DREAM (Deferred Restructuring of Experience

    in Autonomous Machines). The DREAM project will apply the cognitive process of sleep in the

    architecture of autonomous robots.

    In this project the speed control and position for the DC motor, the communication module through

    Bluetooth, the movement system of Smartphone Pan/Tilt, the operation of the driver for LED and

    motors and finally the firmware for ROBOBO 2.0 were developed.

    Chapter 1: It shows the introduction of the project, which is shows the project environment, it also

    defines the problem and focus of the solution; this section focuses on giving an overview of the

    project. Chapter 2: The objectives of the project were defined. Chapter 3: This section reviews

    about of the concepts of robotics and some types of robots that are presented. Chapter 4: In this

    chapter some characteristics of the first prototype of the ROBOBO are presented. Chapter 5: In this

    chapter process about obtaining solutions is explained. Chapter 6: In this chapter the explanation

    of the theoretical concepts used for the development of the solution is made. Chapter 7: This section

    develops the solutions of the project, it shows the results for the configuration of the

    microcontroller, and also another configurations including the design of the speed controller,

    Bluetooth module communication, the development of Pan/Tilt system, the driver for LED

    TLC5941 and the development of the firmware for the ROBOBO 2.0. Chapter 8: The project

    conclusions are presented. Chapter 9: the recommendations and possible future work that will

    enhance the final product are presented.

    Keywords: Mobile robotics, investigational robotics, eduactional robotics, ROBOBO,

    Smartphone, UART, Bluetooth, PI controller, motion system Pan/Tilt.

  • v

    Dedicatoria.

    Dedico este trabajo especialmente a mi madre Maritza Briceo

    Morales y a mi hermana Giselle Bautista Briceo, quienes me

    apoyaron durante todo mi proceso formativo y en todas las decisiones

    que he tomado. As como a todos mis amigos que han estado junto a m

    durante todos los momentos importantes de mi vida. Y a todos mis

    profesores y personas externas al sector acadmico que han contribuido

    con sus conocimientos y experiencia a mi desarrollo profesional y

    personal.

  • vi

    Agradecimiento.

    Agradezco al Tecnolgico de Costa Rica por la excelente formacin

    acadmica, adems de permitirme la oportunidad de realizar aportes en

    el rea cientfico tecnolgico. Al Grupo Integrado de Ingeniera de la

    Universidade da Corua por permitirme realizar este proyecto de

    graduacin, as mismo a los miembros del equipo de trabajo por el

    apoyo, consejos y aportes para lograr la finalizacin de este proyecto.

    A los profesores de Tecnolgico de Costa Rica: Dr. Ing. Juan Luis

    Crespo Mario, M. Sc. Marta Vilchez Monge e Ing. William Marn

    Moreno, por formar parte del Tribunal Evaluador y la asesora para la

    elaboracin del Informe Final.

  • vii

    Tabla de contenido

    Resumen. ........................................................................................................................................ iii

    Abstract. .......................................................................................................................................... iv

    Dedicatoria. ...................................................................................................................................... v

    Agradecimiento. .............................................................................................................................. vi

    Captulo 1: Introduccin. .............................................................................................................. 1

    1.1. Entorno del proyecto. ........................................................................................................ 1

    1.2. Definicin del problema. ................................................................................................... 2

    1.2.1. Generalidades del problema. ...................................................................................... 2

    1.2.2. Sntesis del problema. ................................................................................................ 3

    1.3. Enfoque de la solucin. ..................................................................................................... 5

    Captulo 2: Objetivos .................................................................................................................... 8

    2.1. Objetivo General. ............................................................................................................... 8

    2.2. Objetivos especficos. ........................................................................................................ 8

    Captulo 3: Estado del arte. ........................................................................................................... 9

    3.1. Robtica. ............................................................................................................................ 9

    3.2. Robots de docencia e investigacin. ................................................................................ 14

    Captulo 4: Antecedentes del ROBOBO. .................................................................................... 21

    4.1. Sensores utilizados. ......................................................................................................... 21

    4.2. Sistema Motriz. ................................................................................................................ 22

    4.3. Sistema de comunicacin. ............................................................................................... 22

    4.4. Sistema LED. ................................................................................................................... 22

    4.5. Sistema de alimentacin. ................................................................................................. 23

    Captulo 5: Enfoque metodolgico. ............................................................................................ 24

  • viii

    5.1. Investigacin y recopilacin de datos. ............................................................................. 24

    5.2. Definicin de los problemas y mejoras a implementar. .................................................. 25

    5.3. Diseo e implementacin de las soluciones. ................................................................... 25

    5.4. Verificacin del comportamiento. ................................................................................... 26