Medición de la percepción de movimiento en una plataforma de Stewart

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(1)MEDICIÓN DE LA PERCEPCIÓN DE MOVIMIENTO EN UNA PLATAFORMA DE STEWART. DIANA CATALINA CARDONA UJ UETA Proyecto de grado para optar al título de Ingeniera Mecánica. Asesor Dr. CARL OS FRANCISCO RODRÍGUEZ. UNIVERSIDAD DE L OS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ 2009.

(2) AGRA DECIM IENTOS Quiero agradecer de manera muy especial al profesor Carlos Francisco Rodríguez por sus aportes, explicaciones y disponibilidad para el desarrollo del proyecto, además del gusto por la dinámica y el control que logró transmitirme. A Hugo por su apoyo incondicional, sus sugerencias siempre acertadas y el amor con el cual me enseña cada día. A mi mamá por haber me enseñado desde muy pequeña sobre la ingeniería, por sus palabras de aliento y por vivir como propios mis triunfos y dificultades. A mi papá por sus consejos sencillos a problemas grandes, por enseñar me a tener equipaje ligero para estar siempre lista a volar y sobre todo por su ejemplo inspirador.. 2.

(3) Tabla de contenido RESUMEN .........................................................................................................................7 INTRODUCCIÓN...............................................................................................................8 OBJETIVOS.......................................................................................................................9 1. PROGRA MACIÓN DEL MOVIMIENTO...................................................................10 1.1. Algoritmo ...........................................................................................................10. 1.2. Washout ............................................................................................................11. 1.2.1. Filtro pasa bajas ........................................................................................12. 1.2.2. Filtro pasa altas .........................................................................................13. 1.3 2. 3. PLATAFORMA DE PRUEBAS ................................................................................18 2.1. Plataforma de Stew art ......................................................................................18. 2.2. Muñeco de pruebas ..........................................................................................19. 2.3. Acelerómetro .....................................................................................................19. COMPROBACIÓN DE PERCEPCIÓN ....................................................................21 3.1. Experimento realizados ....................................................................................21. 3.2. Resultados ........................................................................................................21. 3.2.1. Aceleraciones de baja frecuencia .............................................................21. 3.2.2. Aceleraciones de alta frecuencia ..............................................................24. 3.2.3. Aceleración resultante ...............................................................................27. 3.3 4. Ajuste ................................................................................................................15. Análisis de resultados .......................................................................................29. CONCLUSIO NES.....................................................................................................31. REFERENCIAS ...............................................................................................................32 5. Bibliografía................................................................................................................32. 3.

(4) Tabla de figuras. Figura 1: Simulador de Renault con una plataforma Stew art (Kemeny, 2009)...............8 Figura 2: Esquema del algoritmo de movimiento ...........................................................11 Figura 3: Grados de libertad translación y rotación (Aviator Things, 2008) ...................12 Figura 4: Diagrama de Bode de filtro pasa bajas (Gutridge, 2004) ................................13 Figura 5: Diagrama de Bode de filtro pasa altas (Gutridge, 2004) .................................14 Figura 6: Plataforma Stew art construida por Universidad de los Andes........................18 Figura 7: Límites de movimiento en pitch y roll para un tiempo característico de seg y. =2. =6 seg ...........................................................................................................22. Figura 8: Límites de movimiento longitudinales y laterales para un tiempo característico de. =0.4seg y. =0.5seg ....................................................................................25. 4.

(5) Tabla de gráficas. Gráfica 1: Filtro pasa altas y pasa bajas para. =1 y. =0.1 ............................15. Gráfica 2: Comparación entre la suma de los filtros y la aceleración real para. =1 y. =0.1.........................................................................................................................15 Gráfica 3: Filtro pasa altas y pasa bajas para. =5 y. =0.3...........................16. Gráfica 4: Comparación entre la suma de los filtros y la aceleración real para. =5 y. =0.3.........................................................................................................................16 Gráfica 5: Filtro pasa altas y pasa bajas para. =10 y. =1 ............................17. Gráfica 6: Comparación entre la suma de los filtros y la aceleración real para. =10 y. =1............................................................................................................................17 Gráfica 7: Análisis de Fourier de la señal de aceleración ..............................................19 Gráfica 8: Aceleraciones de baja frecuencia lateral para un. =2 seg.....................22. Gráfica 9: Aceleraciones de baja frecuencia lateral para un. =6 seg.....................23. Gráfica 10: Aceleraciones de baja frecuencia longitudinal para un. =6 seg. .........23. Gráfica 11: Aceleraciones de baja frecuencia longitudinal para un. =2 seg. .........24. Gráfica 12: Aceleraciones de alta frecuencia lateral para un. =0.4 seg.................25. Gráfica 13: Aceleraciones de alta frecuencia lateral para un. =0.5 seg.................26. Gráfica 14: Aceleraciones de alta frecuencia longitudinal para un. =0.4 seg. .......26. Gráfica 15: Aceleraciones de alta frecuencia longitudinal para un. =0.5 seg. .......27. Gráfica 16: Aceleración lateral para. =5 seg y. =0.4 seg ...........................27. Gráfica 17: Aceleración lateral para. =6 seg y. =0.5 seg. ..........................28. Gráfica 18: Aceleración longitudinal para. =5 seg y. =0.4 seg...................28. Gráfica 19: Aceleración longitudinal para. =6 seg y. =0.5 seg...................29. 5.

(6) Gráfica 20: Respuesta a un escalón de 0.6g comandado en la plataforma de Stew art30. 6.

(7) RESUMEN El objetivo del proyecto es la implementación y comprobación de cuatro grados de libertad en un simulador de conducción de vehículos basado en una plataforma de Stew art. Este trabajo hace parte de una serie de proyectos del Departamento de Ingenier ía Mecánica de la Universidad de los Andes sobre simuladores din ámicos en sistemas mecánicos Inicialmente se hace una breve contextualización sobre la plataforma y sus aplicaciones, en el primer capítulo se realiza una revisión al algoritmo utilizado teniendo en cuenta los filtros pasa altas y pasa bajas, el segundo capítulo habla sobre los equipos utilizados en las pruebas para medir la aceleración sentida por el usuario, el último capít ulo recoge los resultados de las pruebas realizadas. PALABRAS CLAVE Plataforma de Stew art Simulador dinámico Percepción de movimiento Acelerómetro Classical Washout Filter. 7.

(8) INTRODUCCIÓN La plataforma de Stew art hace parte de un grupo de robots comúnmente llamados manipuladores paralelos que han sido amplia mente utilizados para el entrenamiento de personas que deben realizar tareas a bordo de vehículos en movimiento. La plataforma de Stew art-Gough fue desarrollada en 1954 ( Papadopoulos, 2007) como un manipulador paralelo que ofrece ventajas respecto a otros manipuladores, como son la buena relación de potencia y peso, un tamaño compacto y robustez ante factores externos y acumulación de error (Ghobakhloo, 2008). La plataforma de Stew art ha sido ampliamente util izada en los centros de maquinado de precisión, en la industria del entretenimiento y de entrenamiento de personas que deban realizar labores a bordo de un vehículo en movimiento.. Figura 1: Simulador de Renault con una plataforma Stewart (Kemeny, 2009). El primer simulador de vuelo, usando una plataforma de Stew art, se implementó en 1965 y desde ese momento se han realizado diferentes trabajos para simular el movimiento de vehículos y así entrenar a los usuarios para realizar trabajos sobre vehículos en movimiento. Alrededor del mundo se han realizado investigaciones sobre los alcances en el entrenamiento como por eje mplo para pilotos de aviones comerciales realizado por (Nahon, 2006) o la evaluación realizada para determinar la fidelidad del simulador para entrenar personal que retira nieve del camino (Kihl, 2006). El objetivo de instalar un simulador en la plataforma es proporcionar a la persona que está recibiendo el entrenamiento la mayor fidelidad posible recreando los movimientos, las señales visuales y sonoras que hagan posible someter al usuario a un escenario muy parecido al real pero con los beneficios que ofrece un escenario artif icial; como son el 8.

(9) ahorro de combustible y la eliminación de accidentes graves causados durante el entrenamiento. Actualmente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Los Andes se está trabajando en la implementación de un simulador de conducción de un vehículo. Se empezó a poner en marcha en el 2007 el diseño de la plataforma de Stew art (Carosio, 2007), a continuación se realizó la construcción (Isaza, 2008), en paralelo se realizó el análisis de la percepción de movimiento ( Ochoa, 2008), se puso en funcionamiento el simulador con dos grados de libertad (Barreto, 2008). Para conseguir que la experiencia del usuario sea lo más real posible se propone en el presente trabajo aumentar a cuatro los grados de libertad con los cuales se alimenta la plataforma para recrear un movimiento más verosímil. Adicionalmente se harán mediciones de la aceleración sobre usuarios de la plataforma para corroborar el grado de realis mo conseguido en cuanto a las aceleraciones experimentadas y de esta manera poder hacer correcciones sobre el modelo.. OBJETIVOS El objetiv o principal del proyecto es implementar y comprobar la percepción del movimiento de la plataforma de Stew art para recrear la cinemática de un vehículo, dicho objetivo se consiguió mediante los siguientes objetivos específicos: •. Familiar ización con el softw are de la tarjeta de control y con la plataforma. •. Mejoramiento del montaje realizado anterior mente.. •. Familiar ización con el instrumento de medición. •. Imple mentación de dos grados más de libertad en el simulador de la plataforma de Stew art. •. Comprobación de la aceleración que es experimentada por el muñeco de pruebas. 9.

(10) 1. PROGRAMACIÓN DEL MOVIMIENTO 1.1.. Algoritmo. Para simular de manera más fiel el movimiento del vehículo en la plataforma de Stew art, se dio continuidad a proyectos anteriores agregando el filtro de aceleraciones de alta frecuencia y su correspondiente simulación junto a las aceleraciones de baja frecuencia que fueron previamente desarrolladas. A continuación se explica de forma breve el funcionamiento del algor itmo programado en Java mediante el cual se comanda el movimiento de los actuadores, se recomienda la consulta de (Barreto, 2008) para ampliar la información sobre aceleraciones de baja frecuencia y etapas iniciales del proyecto. En primer lugar se toman los datos desde una dirección IP del softw are del cual se quiere simular el movimiento, en esta etapa del proyecto se está utilizando el video juego “Live for Speed” ya que permite acceder a la información cinemática del vehículo. Es importante resaltar que para etapas futuras del proyecto, este softw are podría ser reemplazado por otro diseñado especialmente para cumplir objetivos más específicos de entrenamiento. En el caso particular de este videojuego la información cinemática está referenciada en un punto fijo de la pista, es por esto que mediante una matr iz de rotación se cambian las coordenadas a unas fijas en el vehículo. El paso siguiente es lo que se conoce como washout y se refiere a la parte del algoritmo en la cual se filtran las señales de aceleración recibidas para poder coordinar el tipo de movimiento que se realizará para simularlas. En este documento se dedica una sección completa a la explicación de esta parte del algoritmo ya que es una parte fundamental en el desarrollo del proyecto, especialmente el filtro de aceleraciones de alta frecuencia Posteriormente se establecen los movimientos que debe realizar la plataforma para simular las aceleraciones. Este documento se centra en las aceleraciones de alta frecuencia que se simulan mediante movimientos laterales y longitudinales, con una simplificación de la segunda integral de la aceleración ∆ Ecuación 1. A pesar de haber obtenido anterior mente la posición que se debe comandar, se debe evaluar si esta posición está dentro de los límites físicos de la plataforma. En el caso de desplazamientos longitudinales y laterales el movimiento en el eje X no debe superar los 0.56m y en el eje Y no debe supera los 0.49m. El último paso consiste en convertir el movimiento deseado de la plataforma en movimiento de cada uno de los actuadores mediante cinemática inversa y enviar estos comandos a la tarjeta de control. 10.

(11) Figura 2: Esquema del algoritm mo de movimiento. 1.2.. Washout. El algoritmo que convierte las aceleraciones del vehículo en comandoss para el controlador aciones físicas de la tiene el nombre de washout, este algoritmo tiene en cuenta las limita plataforma y su meta es prroveer la sensación más cercana de movimie ento al usuario. Se escogió la propuesta de d algoritmo implementado en Toronto Insttitute for Aerospace Studies (Grand & Reid, 19 997) y recogido en el trabajo de tesis sobrre un simulador con tres grados de libertad ussando el algoritmo clásico de washout (G Gutridge, 2004) de Virginia Tech. En primer lugar el algoritm mo separa mediante filtros las aceleraciones de alta y de baja frecuencia para simularlas de diferente forma. Se debe entender que la as aceleraciones de gos y su simulación baja frecuencia son aquellas que suceden en espacios de tiempo larg se hace mediante giros, ya a que se utiliza la variación de la componentte de gravedad para recrear la sensación. Las s aceleraciones de alta frecuencia son la as que ocurren en espacios de tiempo cortos y son simuladas mediante desplazam mientos laterales y longitudinales.. 11.

(12) Figura 3: Grados de libertad translación y rotación (Aviator Things, 2008). 1.2.1. Filtro pasa bajas Se parte de la siguiente ecuación de estado: Ecuación 2 Ecuación 3. A partir de la función de transferencia Ecuación 4. Se obtiene que de forma aproximada el filtro pasa bajas es: Ecuación 5 Ecuación 6 Ecuación 7 ∆ Ecuación 8. Donde: : Aceleración de baja frecuencia : Aceleración total que se quiere filtrar 12.

(13) : Tiempo caracterís tico de baja frecuencia. Figura 4: Diagrama de Bode de filtro pasa bajas (Gutridge, 2004). 1.2.2. Filtro pasa altas Se utilizó un filtro de primer orden, el cual cumple la función de atenuar las aceleraciones de baja frecuencia. Se parte de la siguiente ecuación de estado: Ecuación 9 Ecuación 10. Donde: x: Variable de estado u: Entrada y: Salida τ: Tiempo característico (Frecuencia de corte) En tér minos de aceleraciones, se obtiene de la mis ma manera que para las aceleraciones de baja frecuencia que:. 13.

(14) ∆ Ecuación 11 Ecuación 12. Donde: : Aceleración de alta frecuencia : Aceleración intermedia : Aceleración total que se quiere filtrar : Tiempo característico de alta frecuencia. A continuación se muestra el diagrama de Bode, el cual ilustra la forma en la que afecta la escogencia de la frecuencia de corte. Los valores de frecuencia por debajo de la frecuencia de corte se atenúan ya que la ganancia en estos puntos es inferior a cero. Al tener un valor de frecuencia de corte superior, el filtro es más exigente y per mite pasar únicamente aquellos valores de frecuencia elevados, mientras que los valores de frecuencia inferiores son filtrados.. Figura 5: Diagrama de Bode de filtro pasa altas (Gutridge, 2004). 14.

(15) 1.3.. Ajuste. Como se mencionó anterior mente, se debe escoger la frecuencia de corte apropiada. A continuación se muestra una serie de pruebas realizadas con los datos del juego fuera de línea. Se muestra las gráficas obtenidas con. Gráfica 1: Filtro pasa altas y pasa bajas para. =1 y. =1 y. =0.1. =0.1. Gráfica 2: Comparación entre la suma de los filtros y la aceleración real para. Se muestra las gráficas obtenidas con. =5 y. 15. =0.3. =1 y. =0.1.

(16) Gráfica 3: Filtro pasa altas y pasa bajas para. =5 y. =0.3. Gráfica 4: Comparación entre la suma de los filtros y la aceleración real para. Se muestra las gráficas obtenidas con. =10 y. 16. =1. =5 y. =0.3.

(17) Gráfica 5: Filtro pasa altas y pasa bajas para. =10 y. =1. Gráfica 6: Comparación entre la suma de los filtros y la aceleración real para. =10 y. =1. De lo anterior se puede concluir que a medida que el tiempo característico disminuye, la suma de las señales de alta y baja frecuencia se asemeja mejor a la aceleración del vehículo. Se debe tener en cuenta que esto puede traer consecuencias negativas debido a que las aceleraciones son más altas y es posible que debido a las restricciones geométricas de la plataforma, no sea posible simularlas.. 17.

(18) 2. PLATAFORMA DE PRUEBAS Los simuladores dinámicos utilizan estímulos visuales, auditivos y de movimiento para crear sensación de aceleración sobre el usuario. Ex iste un consenso general sobre la importancia de la creación de sensación de aceleración, para que el usuario tenga una inmersión total y los resultados, ya sean de entretenimiento o entrenamiento, sean óptimos. Por este motivo, el siguiente objetivo del proyecto, una vez finalizada la etapa de programación de los cuatro grados de libertad, fue el desarrollo de pruebas con el fin de medir la aceleración experimentada por el usuario. En las siguientes secciones se explica los elementos usados en el experimento.. 2.1.. Plataforma de Stewart. Se utiliza una plataforma de Stew art desarrollada en la Universidad de los Andes (Isaza, 2008) . Esta plataforma es un robot paralelo que tiene seis actuadores electromecánicos, lo cual proporciona seis grados de libertad. En esta etapa del proyecto, se manejan los cuatro grados de libertad (pitch, roll, longitudinal, lateral) que han sido programados según el algor itmo presentado en la sección anterior.. Figura 6: Plataforma Stewart construida por Universidad de los Andes. La plataforma consta de un controlador de referencia SMC2000 de Yaskaw a el cual es el encargado de manejar el sis tema. El controlador envía señales de voltaje a los amplificadores de referencia Legend SGDG-04GT que se encargan de amplificar la señal de voltaje del controlador para que sea leída por los motores. Los motores son los encargados producir movimiento rotacional el cual es contabilizado por los encoders, los cuales permiten saber en que posición se encuentra el sistema. Finalmente, el 18.

(19) movimiento rotacional se convierte en movimiento lineal mediante los actuadores, los cuales cuentan cada uno con dos sensores de posición. 2.2.. Muñeco de pruebas. Los humanos perciben los estímulos de movimiento a través del sistema vestibular que consiste canales semi-circulares y otolitos. La translación es detectada por el otolito y la rotación es detectada por los canales semi- circulares (Kyoung, Moon, Young, & Min, 2006). Existen diferentes modelos que explican la percepción del usuario frente a los estímulos del simulador (Hos man & Henk, 1999) teniendo en cuenta el sistema vestibular. En el caso de este proyecto se realizó una simplificación de este proceso instalando en la plataforma un muñeco de pruebas con acelerómetros en la cabeza con el fin de tomar mediciones de las aceleraciones sentidas por el usuario.. 2.3.. Acelerómetro. En pr imer lugar se realiz ó un análisis de Fourier de una señal típica de aceleraciones de videojuego, para deter minar de esta manera la frecuencia de muestreo. Se encontró que la frecuencia que tiene mayor incidencia es de de 9 Hz, y la mayor frecuencia que caracteriz a la señal es de es de 15 Hz. Según este análisis y basándose en la teoría de Nyquist, se deter minó que la mínima frecuencia de muestreo para deter minar con exactitud la señal es de 150Hz.. Gráfica 7: Análisis de Fourier de la señal de aceleración. 19.

(20) Después de realizar varias pruebas con el videojuego, se deter minó que las aceleraciones máximas que se producen son de 0.6g. Por tal motivo se escogió utiliz ar los acelerómetros de referencia 8310B2 K-Beam marca KISTLER. Este acelerómetro es uniaxial y tiene las siguientes características: Rango: +-2g Ruido 380µg Resolución: 540 µg Sensibilidad +- 5% : 1000mV/g La adquisición de datos se realizó mediante LabView y posteriormente se hizo un proceso de filtrado con el fin de eliminar los ruidos de la señal.. 20.

(21) 3. COMPROBACIÓN DE PERCEPCIÓN 3.1.. Experimento realizados. Se realizó una serie de experimentos para observar la señal comanda a la plataforma y la aceleración experimentada por el usuario. Con el fin de entender mejor los resultados finales de movimiento, se hiz o de forma separada experimentos para alta y baja frecuencia y finalmente se trabajó con ambos filtros. La prueba consistió en un circuito sencillo de aceleración a fondo, frenado repentino y curvas manteniendo el vehículo acelerado. Adicionalmente se realizaron pruebas con diferentes frecuencias de corte, dichas frecuencias de corte fueron escogidas de forma experimental de tal manera que la simulación fuera cercana a la realidad. En la siguiente tabla se muestra los experimentos realizados: Prueba 1 2 3 4 5 6. Pasa bajas --=6seg =2seg =6seg =5seg. Pasa Altas =0.5seg =0.4seg --=0.5seg =0.4seg. Tabla 1 : Experimentos realizados. 3.2.. Resultados. A continuación se muestra mediante gráficas de aceleraciones comandadas y aceleraciones medidas con los acelerómetros, la fidelidad de las simulaciones. Los primeros experimentos realizados fueron con aceleraciones de baja frecuencia.. 3.2.1. Aceleraciones de baja frecuencia A continuación se muestra dos imágenes que ilustran los límites de movimiento en los grados de libertad de pitch y roll los cuales fueron tomados a partir de video realizados del simulador en movimiento, posteriormente se muestra las gráficas de datos que soportan las imágenes.. 21.

(22) Figura 7: Límites de movimiento en pitch y roll para un tiempo característico de seg. =2 seg y. En primer lugar se muestran las aceleraciones laterales en el circuito realizado.. Gráfica 8: Aceleraciones de baja frecuencia lateral para un. 22. =2 seg. =6.

(23) Gráfica 9: Aceleraciones de baja frecuencia lateral para un. =6 seg.. Se deduce de estas gráficas que la frecuencia de corte que permite que la plataforma =2 seg. Esto se debe a que el filtro es más simule mejor la aceleración lateral, es de exigente y las aceleraciones comandadas son menores que en el caso de =6 seg. En este último caso, las aceleraciones comandadas son superiores y el retardo en la señal crea en algunas partes de la simulación movimientos falsos. En la misma medición se tomaron datos de las aceleraciones longitudinales. Gráfica 10: Aceleraciones de baja frecuencia longitudinal para un. 23. =6 seg..

(24) Gráfica 11: Aceleraciones de baja frecuencia longitudinal para un. =2 seg.. En este caso el tiempo característico que produce una respuesta más parecida a la =6 seg. Esto se debe a que cuando un tiempo comandada en la plataforma, es caracterís tico de =2 seg. Las aceleraciones comandadas son menores y se ven afectadas por las vibraciones del sistema, por tal motivo se encuentran señales fals as que son problemáticas cuando se quiere producir cierta sensación en el usuario, ya que se la sensación de movimiento producida es la contraria.. 3.2.2. Aceleraciones de alta frecuencia De igual manera que para las aceleraciones de baja frecuencia, se realizaron pruebas con diferentes frecuencias de corte para el filtro pasa altas. Inicialmente se muestra una imagen que busca ilustrar las diferencias en el movimiento lateral y longitudinal al cambiar el tiempo característico.. 24.

(25) Figura 8: Límites de movimiento longitudinales y laterales para un tiempo característico de =0.4seg y =0.5seg. Los datos registrados del movimiento del simulador trabajando únicamente con un filtro pasa altas, son las siguientes:. Gráfica 12: Aceleraciones de alta frecuencia lateral para un. 25. =0.4 seg..

(26) Gráfica 13: Aceleraciones de alta frecuencia lateral para un. =0.5 seg.. Gráfica 14: Aceleraciones de alta frecuencia longitudinal para un. 26. =0.4 seg..

(27) Gráfica 15: Aceleraciones de alta frecuencia longitudinal para un. =0.5 seg.. Según las gráficas anteriores, la simulación de la alta frecuencia no es fiel a lo que se comandó a la plataforma, a pesar de esto, visualmente los movimientos coinciden con lo que está sucediendo en la pista virtual. Es decir, que existe una coincidencia en la dirección y tiempo de las señales comandadas y las medidas, pero la magnitud de las aceleraciones medidas es muy inferior a lo esperado y son confundidas con ruido del elemento de medición.. 3.2.3. Aceleración resultante La última prueba que se realizó fue con el simulador trabajando con aceleraciones de alta y de baja frecuencia en simultáneo.. Gráfica 16: Aceleración lateral para. =5 seg y. =0.4 seg. 27.

(28) Gráfica 17: Aceleración lateral para. =6 seg y. =0.5 seg.. Estas gráficas indican que en el caso de =6 seg y =0.5 seg, la aceleración medida es menor que la comandada, pero no existen señales falsas que reducen la calidad del simulador drásticamente. En el caso de =5seg y =0.4 seg, la aceleración medida es superior a la comandada en algunos puntos y presenta señales falsas al inicio de la simulación.. Gráfica 18: Aceleración longitudinal para. =5 seg y. 28. =0.4 seg.

(29) Gráfica 19: Aceleración longitudinal para. =6 seg y. =0.5 seg. En ambas medic iones de encuentra que no sigue el primer pico de aceleración, en el caso de de =6 seg y =0.5 seg las aceleraciones medidas son menores, pero igual que en mediciones anteriores, esto tiene la ventaja de no inducir señales falsas.. 3.3.. Análisis de resultados. Las mediciones de aceleraciones de baja frecuencia coinciden con lo que se comanda a la plataforma, por el contrario, las aceleraciones de alta frecuencia no son reproducidas satisfactoriamente por la plataforma. Este efecto no deseado se debe estudiar más a fondo, una primera aproximación para entender el problema fue comandar un escalón de aceleración de 0.6g sin ningún tipo de filtro. La respuesta que se obtuvo de las mediciones realizadas, señala que la plataforma no es capaz de simular aceleraciones de alta frecuencia.. 29.

(30) Gráfica 20: Respuesta a un escalón de 0.6g comandado en la plataforma de Stewart. Por este motivo se propone inic ialmente hacer pruebas de los límites de potencia de la plataforma y hacer cambios en las variables PID (proporcional, integral y derivativa) del controlador de tal manera que la respuesta sea más inmediata y se puedan simular las aceleraciones de alta frecuencia.. 30.

(31) CONCLUSIONES Se programaron cuatro grados de libertad del simulador para conducción de vehículos. Se midió la percepción de movimiento del usuario a través de acelerómetros, con lo cual se cumpli ó el objetivo del proyecto. Adicionalmente, con los datos de las medic iones se concluye que la simulación de aceleraciones de baja frecuencia es cercana a las aceleraciones comandadas en la plataforma de Stew art. Por otro lado, se debe hacer ajustes en las variables del control del sistema con el fin de mejorar las aceleraciones de alta frecuencia. En este punto cabe resaltar que el algoritmo no presenta fallos, es por esto que en proyectos futuros será de gran utilidad la utilización del mis mo. El algoritmo efectivamente filtra las aceleraciones de alta y baja frecuencia y convierte estas aceleraciones en movimientos de la plataforma. De manera sensorial y visual, dejando de lado las mediciones, se aprecia una gran mejora en la simulación de movimiento debido a la unión de las aceleraciones de alta y de baja frecuencia, los movimientos de la plataforma coinciden con lo que sucede en tiempo real en el videojuego. Finalmente, los avances realizados en este proyecto permiten tener herramientas para desarrollos futuros ya que en este momento la plataforma se encuentra funcionando correctamente con el algoritmo programado y se desarrolló un montaje de toma de datos con acelerómetros que podrá ser utilizado en experimentos futuros.. 31.

(32) REFERENCIAS Bibliografía “Visual Systems” (S.F). (20 de Mayo de 2009). Obtenido de http://mfs.com.au/ Aviator Things. (Mayo de 2008). Obtenido de http://aviatorthings.com/ Barreto, J. p. (2008). ( Presentación) Implementación de un simulador de conducción. Carosio, F. (2007). Diseño de una plataforma de Stew art. Ghobakhloo. (2008). Position control of Stew art- Gough platform using inverse dynamics method w hit full dynamic s. IEEE . Grand, P., & Reid, L. (1997). Motion w ashout filter tuning: rules and requirements. Journal of aircraft . Gutridge, C. J. (2004). Three Degree-of-Freedom Simulator Motion Cueing Using Classical Washout Filters and Acceleration Feedback. Hos man, R., & Henk, S. (1999). Pilot´s perception in the control of aircraft motions. Pergamon . Isaza, D. (2008). Diseño y construcción de un robot paralelo. Kemeny, A. (2009). DRIV ING SIMULATION FORVIRTUAL TESTING AND PERCEPTION STUDIES. Kihl. (2006). Snow plow simulator trining evaluation. Arizona Department of Transportation . Kyoung, D. K., Moon, S. K., Young, G. M., & Min, C. L. (2006). Application of vehicle driving simulator using new w ashout algorithm and robust control. SICE-ICASE . Nahon. (2006). Response of airline pilots to variation flinght simulation motion algorithms. JAircraft . Ochoa, N. (2008). Percepción de movimiento su aplicación a simuladores dinámicos de entrenamiento de pasajeros. Papadopoulos, D. (2007). Model based position traking control for a 6- dof electrohydrailic Stew art platform. IEEE .. 32.

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