PDF superior Control cooperativo de robots utilizando FPGA's

Control cooperativo de robots utilizando FPGA's

Control cooperativo de robots utilizando FPGA's

Actualmente, los avances tecnológicos conducen a la utilización de sistemas robóticos que colaboran entre sí para lograr mayor versatilidad y efectividad del proceso. En la industria existen varias tareas cuya ejecución resulta demasiado complicada o imposible de realizar para un solo robot, por lo cual, es necesario utilizar dos o más robots que trabajen cooperativamente para resolver la tarea que se ha consignado. Este proyecto está destinado a resolver una aplicación puntual de los sistemas cooperativos, que es el traslado de objetos de un lugar a otro. El presente trabajo está organizado de la siguiente manera:
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Diseño ,  Construcción y Control de un robot móvil tipo uniciclo utilizando FPGA´s

Diseño , Construcción y Control de un robot móvil tipo uniciclo utilizando FPGA´s

En este subvi se realiza el tratamiento del dato para su posterior transmisión hacia el PC vía comunicación serial [41] por bluetooth, los datos transmitidos son Xn, Yn, Xn+1 y Yn+1. Estos datos son transmitidos uno por uno para permitir la visualización del seguimiento de la trayectoria y el comportamiento del robot en el VI del PC. El tratamiento que se le da al dato es el siguiente: primero se determina si el número es positivo o negativo, inmediatamente después se separa el dato de las decenas y las unidades, después uno por uno se determinan los tres primeros números decimales después de la coma para ser transmitidos. Una vez separados cada número desde la decena hasta el tercer decimal después de la coma se procede a su transmisión, para ello se cuenta con una memoria auxiliar en el FPGA (serial_aux) que permite ubicar de forma temporal 9 elementos que conforman la cadena de datos a transmitirse, estos 9 datos son:
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Control de trayectoria de robots manipuladores móviles utilizando retroalimentación linealizante

Control de trayectoria de robots manipuladores móviles utilizando retroalimentación linealizante

The calculated control torque is validated both by simulation and experimentally, com- paring its performance with respect to the independent axes controller based on proportional- derivative optimized control. Both controllers are applied to a mobile manipulator with a skid-steer differential drive-base and a three degrees-of-freedom (dof.) arm. The model considers the movement of the mobile base constrained to the horizontal plane with th- ree dof., two of which correspond to the position in the 2D plane and the third one to the base orientation (heading), while the arm moves in 3D space. In addition another contri- bution lies in the development of mobile manipulator’s dynamic model using the recursive Newton-Euler method for calculating inverse dynamics and an adaptation of the Denavit and Hartenberg convention to incorporate the influence of the base on the arm and vice versa.
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Una estrategia de control basada en algoritmos de inteligencia de enjambres para el transporte cooperativo de carga usando un grupo de robots móviles [recurso electrónico]

Una estrategia de control basada en algoritmos de inteligencia de enjambres para el transporte cooperativo de carga usando un grupo de robots móviles [recurso electrónico]

En (Kube & Bonabeau 2000), (Stouten 2004), (Bouloubasis & McKee 2005), (Grob et al. 2006), (Tang et al. 2006) y (Fujii & Inamura 2008), se presentan propuestas orien- tadas al transporte de objetos, utilizando grupos robóticos que interactúan por medio de esquemas de comunicación puramente implícitos y haciendo uso de comportamien- tos clásicos de pushing (empujar) y grasping (agarrar). Para ello se hace uso de las habilidades sensoriales de cada uno de los robots, los cuales están provistos de pinzas, bumpers y actuadores que cuentan con la capacidad de medir fuerzas y torques en dife- rentes direcciones. De esta manera cada robot está en la capacidad de inferir la acción necesaria que debe tomar durante la tarea de transporte, realizando para ello diferentes estimaciones, tomadas del contacto directo con la carga transportada. Esquemas como estos son puramente jerárquicos y no requieren de comunicación directa entre los ro- bots. El principal problema encontrado en propuestas de este tipo, es que no se tiene en cuenta el arreglo inicial de los robots para manipular el objeto, por lo cual no se garantiza la estabilidad ni la minimización de la energía utilizada por cada uno de los robots durante el proceso de transporte.
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Control visual de robots manipuladores

Control visual de robots manipuladores

Actualmente la tecnología en México no es autosustentable, es decir, no somos considerados un país autosustentable tecnológicamente por lo que dependemos de otros países para importar circuitos integrados, tarjetas, entre otros. Es verdad que existen muchos desarrollos y diseños de prototipos electrónicos, mecatrónicos y robóticos pero nos hace falta dar un paso más para ahorrar costos, minimizar tiempos, para que el desarrollar y diseñar de los ingenieros y cientícos sea versátil y se tengan resultados que benecien a toda población mexicana, cambiando la forma de vida en confort, facilidad y que la tecnología llegue lo más económico posible y lo más importante, brindar una mayor calidad de vida. Por todas estas razones se deben desarrollar aplicaciones que puedan ser interdisciplinarias y aplicable a muchas áreas de la industria y tecnología, todo para poder tener un México autosustentable tecnológicamente. El desarrollo de las ciencias es muy grande y sus aplicaciones prometen llegar lejos, como el control visual aplicado a robots manipulares o cualquier otra plataforma robótica y/o mecatrónica. El dominar y experimentar técnicas de control visual con una plataforma robótica permite el diseño y perfeccionamiento de nuevas leyes de control, para que pasando esta fase de prueba pueda empezar a dar aplicaciones especícas, como en sioterapia para rehabilitación en base a la información de la posición del cuerpo y el robot manipulador, logrando una exacta terapia y repetitiva cuanto sea necesario sin tener aberraciones, en la medicina robótica también puede ser abordada ya que mediante algoritmos programados y reconocimientos de imágenes se puede llegar a perfeccionar un sistema robótico que pueda intervenir un cuerpo humano usando ojos articiales, en la industria, para las cadenas de producción en aplicaciones de selección y control de empaquetado, en procesos de ensamblado y pintado, en la robótica espacial para descubrir nuevos cosmos, etc. Actualmente en el estado de Puebla, existen muchas empresas, las más representativas son del área automotriz, en las que este trabajo de tesis puede impactar por la manera de controlar al robot, sin olvidar que estás empresas ya traen sus propios robot de arquitectura cerrada, sin embargo este trabajo tiene el potencial para ofertar algún proyecto en rumbo de mejoras y desarrollo tecnológico y cientíco.
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Ambiente para control de movimiento de robots

Ambiente para control de movimiento de robots

El campo de la rob´ otica ha progresado en las ´ ultimas dos d´ ecadas debido a los avances en sensores y actuadores, computadoras con tarjetas gr´ aficas y procesadores los suficientemente veloces como para permitir el avance de la inteligencia artificial. Por otro lado la popularidad que han tenido las empresas que se dedican a crear robots de todo tipo, ha influ´ıdo en este pro- greso tambi´ en. Dentro de ´ estas, una de las m´ as famosas es Boston Dynamics [1], una empresa de rob´ otica con sede en Waltham, Massachusetts, Estados Unidos. Se origin´ o dentro de un grupo de investigaci´ on de la Universidad de Massachusetts y, separ´ andose luego de la universidad para trabajar con el gobierno de Estados Unidos para DARPA (Defense Advanced Research Projects ), se convirti´ o en l´ıder mundial en rob´ otica. Luego de la publicaci´ on del modelo “BigDog ” (Gran perro) en 2005, un modelo dise˜ nado para el go- bierno de Estados Unidos con fines militares, la empresa se volvi´ o popular en todos los medios.
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Datasheet Basys2

Datasheet Basys2

jumper to PC and attach the USB cable to the board. Start the Adept software, and wait for the FPGA and the Platform Flash ROM to be recognized. Use the browse function to associate the desired .bit file with the FPGA, and/or the desired .mcs file with the Platform Flash ROM. Right-click on the device to be programmed, and select the “program” function. The configuration file will be sent to the FPGA or Platform Flash, and the software will indicate whether programming was successful. The “Status LED” LED (LD_8) will also blink after the FPGA has been successfully configured. For further information on using Adept, please see the Adept documentation available at the Digilent website.
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Control adaptable para robots manipuladores

Control adaptable para robots manipuladores

El control adaptativo se presenta como una de las alternativas m´as eficientes para hacer con- trol autom´atico. Por ejemplo controlar el movimiento de un robot as´ı como tambi´en el control de procesos industriales. Mientras en el control cl´asico los sistemas a considerar son lineales y de par´ametros invariantes en el tiempo, en el control adaptativo se consideran sistemas con par´ametros variantes en el tiempo. Debido a esto se tiene la posibilidad de comparar el desempe˜ no presente del sistema con el desempe˜ no ´optimo o deseado, ya que se tiene informaci´on permanente del mismo. De esta manera es posible identificar continuamente el proceso. Todo lo anterior se logra gracias a que los par´ametros del sistema se ajustan autom´aticamente.
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Control de robots con flexibilidad en el eslabón

Control de robots con flexibilidad en el eslabón

de) sistema Se utiliza la teoría Euler-Bernoulli de la barra Partiendo de un modelo discreto en el espacio y continuo en el tiempo, mediante la técnica de análisis modal, se obtiene u[r]

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Compresión de señales ECG sobre FPGA utilizando un esquema modificado de convolución de la Transformada Wavelet Discreta

Compresión de señales ECG sobre FPGA utilizando un esquema modificado de convolución de la Transformada Wavelet Discreta

This paper presents FPGA design of ECG compression by using the Discrete Wavelet Transform (DWT) and one lossless encoding method. Unlike the classical works based on off-line mode, the current work allows the real-time processing of the ECG signal to reduce the redundant information. A model is developed for a fixed-point convolution scheme which has a good performance in relation to the throughput, the latency, the maximum frequency of operation and the quality of the compressed signal. The quantization of the coefficients of the filters and the selected fixed-threshold give a low error in relation to clinical applications.
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Controlador neuro difuso para aplicaciones colaborativas simples en robótica

Controlador neuro difuso para aplicaciones colaborativas simples en robótica

2.1.1 Sistema de navegación Para lograr el movimiento de los robots, se propuso la topología para el control de la navegación autónoma de los robots mostrado en la Figura 2.1, el cual co[r]

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Desarrollo de aplicaciones para la radio definida por software

Desarrollo de aplicaciones para la radio definida por software

lenguaje de programación de alto nivel de hardware en el software MATLAB/SIMULINK y System Generator. Es importante destacar que mediante los bloques utilizados en el diseño previamente, pertenecientes a la biblioteca Xilinx Blockset de SIMULINK, se le asignaron los puertos de salida de la FPGA. En este caso se utilizaron los puertos K12 y M15 de la FPGA. Luego de ser previamente generado el modelo en el System Generator, donde internamente se le asignan los atributos y características de la señal, se creó el archivo con extensión .bit y mediante el emulador ADEPT, se transfiere toda la información del sistema a la FPGA y de esta forma se obtiene el resultado esperado. En la figura 14 se muestra la señal en el osciloscopio.
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Modelación, Identificación y Control de Robots Móviles

Modelación, Identificación y Control de Robots Móviles

Los militares no solo se han interesado en máquinas o robots soldado que hagan el trabajo de la infantería o de otras tropas, si no en todo tipo de tareas en las que los soldados que las realizan estuviesen en gran peligro; como es por ejemplo el espionaje desde el aire, durante la Primera y Segunda Guerra Mundial, miles de pilotos que se dedicaban a la observación de las líneas enemigas perdieron sus vidas mientras realizaban estas misiones. Al igual que ocurre con otras tareas como son la desactivación de minas o de bombas, en las que el más mínimo fallo puede hacer perder la vida al encargado de esa tarea.
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Control de Tracción en Robots Móviles con Ruedas

Control de Tracción en Robots Móviles con Ruedas

La solución descrita propone la utilización de una configuración especial para el robot móvil, en la que todas las ruedas son accionadas de forma independiente, y una estructura de con[r]

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Control bilateral de robots teleoperados por convergencia de estados

Control bilateral de robots teleoperados por convergencia de estados

Modelado de entornos. Modelar un entorno requiere un conocimiento previo del mismo, el uso de herramientas que permitan la representación de los objetos de la escena, y el personal humano que dedique el tiempo a esta tarea. Sin embargo, lo ideal seria que en el momento en que un robot teleoperado llegue al lugar en el cual se va a realizar una operación, este sea capaz de realizar un reconocimiento del mismo (si cuenta con las herramientas necesarias), en el cual realiza un modelo del entorno de trabajo con la mínima intervención humana. De este modo, se estaría ahorrando tiempo en la ejecución de la tarea, y mejoraría el desempeño del operador al poder contar con todas las herramientas disponibles como ayudas a la teleoperación basadas en los modelos. En [Jonson 95], se realiza un desarrollo de una aplicación en la cual se reconoce y modela un entorno a partir de imágenes de video no calibrados. Una aplicación de este tipo de tecnología, podría ser en el uso de robots en la intervención de accidentes dentro de ambientes radioactivos, donde un operador humano no puede acceder, sin embargo se requiera de una intervención para evitar catástrofes.
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Modelación, identificación y control de robots móviles

Modelación, identificación y control de robots móviles

Se realizó el diseño, la identificación y validación del modelo dinámico del robot móvil Pioneer P3-AT, el mismo que fue utilizado en los algoritmos de control propuestos. Además se desarrolló algoritmos de control para resolver los problemas de movimiento de un robot móvil, tales como: control de posicionamiento, seguimiento de trayectoria y seguimiento de caminos. El diseño de los algoritmos de control se basa en dos subsistemas, un controlador cinemático, el mismo que cumple con los objetivos de la tarea; y un controlador dinámico que compensa la dinámica del robot móvil. Además se probó la estabilidad del sistema de control propuesto basado en la Teoría de Lyapunov, concluyendo que los errores de control convergen a cero asintóticamente en ausencia de incertidumbres en el modelo. Finalmente los resultados experimentales muestran que los controladores implementados tienen un buen desempeño y se llega al cumplimiento de los objetivos de control.
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Control con ganancias variables para robots manipuladores

Control con ganancias variables para robots manipuladores

De acuerdo a los datos obtenidos en la Figura 4.11 se observa que para algunos eslabones con posiciones deseadas entre 90° y 180° el controlador diseñado en la presente tesis tiene un desempeño con una mejoría del 50 % con respecto a un controlador tipo Proporcional-Derivativo, siendo el controlador tangente hiperbólico el que supera en un 9% en altura con respecto al controlador que se tomó como base referencia. Estos datos son significativos ya que dentro de las comparaciones que se realizaron en la Figura 4.9 (b) el eslabón Hombro llegó a la posición deseada con una diferencia de tiempo de 0.79 s con respecto al controlador de comparación tangente hiperbólico, que se considera una reducción de tiempo bastante significativa. Lo mismo ocurre con el eslabón Codo en Figura 4.9 (a) pues existe una diferencia de tiempos de 0.09 s.
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Implementación de un autómata celular utilizando un dispositivo FPGA

Implementación de un autómata celular utilizando un dispositivo FPGA

El elemento Muller-C [19] tiene un funcionamiento equivalente a un latch SR, Un latch no tiene definida una salida para el caso en ambas señales (S y R) tienen un valor de 1 lógico, situación que no se puede garantizar cuando diversas compuertas afectan las señales con distintos retrasos. La salida de un Muller C-element será igual al valor de las entradas siempre y cuando ambas entradas tengan el mismo valor, de otra manera la salida permanecerá sin cambios. Esto es: O = i1*i2 + O*i1 + O*i2. Para su correcto funcionamiento debemos asegurar un estado inicial correcto, el estado inicial por defecto es que todas sus entradas y su salida sea un cero lógico. La siguiente figura muestra un diagrama de tiempo para las señales de entrada y salida de un muller C-element de dos entradas.
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Algoritmo cooperativo con enjambres de robots para la exploración de una zona y comunicación de una ruta hacia un objetivo

Algoritmo cooperativo con enjambres de robots para la exploración de una zona y comunicación de una ruta hacia un objetivo

La importancia fundamental para resolver de manera eficiente el problema en cuesti´ on con un enjambre de robots f´ısicos, traer´ a consigo grandes avances en el ´ area de b´ usque- da y rescate, pues se podr´ an utilizar enjambres para realizar exploraciones colectivas en ambientes peligrosos, con el fin de localizar y converger en un objetivo conocido [5]. Adem´ as, en la literatura consultada, no se ha realizado implementaci´ on f´ısica de un en- jambre de robots que les permita, de manera descentralizada y cooperativa, encontrar una ruta hacia una cierta locaci´ on haciendo uso de la teor´ıa de aut´ omatas celulares en ambientes con gran cantidad de obst´ aculos empleando un enfoque con feromonas.
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