Desarrollo de un algoritmo de control robusto para regular la orientación y velocidad de movimiento de un Robot móvil omnidireccional Josué Abraham Rivas Carrillo ; director David Isaías Rosas Almeida

Maestro en Ciencias

Tesis (Maestría) -- Universidad Autónoma de Baja California. Facultad de Ingeniería, Mexicali, 2025.

Hoy en día se presentan sistemas robóticos que en un momento se creyeron, serían solo fantasía, como los robots humanoides Atlas de Boston Dynamics, drones tanto para el entretenimiento en espectáculos visuales como para el uso personal, incluso los vehículos autónomos de Tesla, que no necesitan de un conductor para llevar un vehículo a un destino pre-programado, así como estos existen una gran cantidad de sistemas mecatrónicos que
solucionan muchos tipos de problemas de manera creativa, responsable e inteligente. En el área de la robótica se cuenta con un apartado dedicado a los robots móviles, el cual es de gran interés actualmente, ya que estos se utilizan día a día, tanto para transportar personas a sus casas, trabajos, etc. como para transportar objetos en almacenes y hospitales; incluso se les puede encontrar en el área del entretenimiento y en departamentos de rescate
de situaciones extremas como derrumbes, incendios, entre otros. Específicamente se investiga mucho el área de los robots móviles guiados automáticamente y uno de los mayores problemas que se han encontrado, se encuentra en la etapa de diseño, ya que, a pesar de utilizar una programación avanzada, la maniobrabilidad y evasión de obstáculos seguirá estrictamente limitada por el diseño mecánico del robot. Si bien existen categorías bien definidas de los robots móviles, cada una ofrece métodos de desplazamiento muy definidos y/o limitados, es decir existen vehículos marinos para transportarse sobre la superficie del agua, submarinos para transportarse debajo del agua, robots móviles aéreos como los
aviones o helicópteros con movimientos muy definidos. Entre los robots móviles aéreos más populares se encuentran los drones que ofrecen un alto nivel de maniobrabilidad, debido a su capacidad de moverse en un espacio de coordenadas XYZ. Estas características, se han deseado para robots móviles terrestres y para ello se han propuesto diferentes soluciones como los robots móviles con patas, pero que no suelen ofrecer las mismas ventajas que los robots móviles con ruedas, entre una de las soluciones propuestas, que proporciona una atractiva solución, son los robots móviles mnidireccionales con ruedas Mecanum. Estos al igual que los drones ofrecen un alto nivel de maniobrabilidad al prometer manipular un robot móvil sobre una superficie, independientemente de la orientación del vehículo, ermitiéndole seguir trayectorias complejas sin cambiar la orientación del vehículo. Existen algunas áreas de mejora actualmente en el uso de Robots móviles omnidireccionales con ruedas Mecanum, varias de ellas se atienden desde el diseño mecánico de las ruedas, pero existe una problemática que actualmente se sigue investigando debido a que causa desviaciones difíciles de ignorar en el comportamiento del vehículo. Este comportamiento viene añadido por la capacidad del vehículo de deslizarse hacia cualquier dirección, ya que al momento de avanzar, de frenar o simplemente cambiar de dirección, genera derrapes no deseados, los cuales también suelen alterar su orientación, por lo cual se siguen investigando diversas estrategias de control que minimicen el error provocado por el derrape en las ruedas omnidireccionales. 1.1. Justificación La tecnología avanza de manera exponencial cada día y con ello, surgen cada vez más problemáticas para mejorar la eficiencia de esa tecnología, para resolver estas problemáticas existen diferentes ramas, entre una de ellas está la rama de control, la cual se utiliza para manipular sistemas y que produzcan ciertos comportamientos deseados. Una problemática actual es la de manipular diferentes sistemas de manera que logren un objetivo en común de una manera eficiente. Este problema asume que el trabajo colaborativo de sistemas que participan en un mismo proceso puede mejorar la eficacia del proceso, con este argumento se busca implementar una sincronización de subsistemas de un sistema mecánico paralelo para mejorar la eficacia del mismo. Se busca mejorar el desempeño de un robot móvil omnidireccional con ruedas Mecanum, este tipo de vehículos son altamente investigados