Designing and controlling a Mecanum-wheeled mobile robot: From the concept to the implementation via Kinematic Control.

Resumen

Este trabajo presenta el diseño, construcción y control de un robot móvil con ruedas Mecanum. En cuanto al diseño, se presenta la construcción de un prototipo de arquitectura abierta con forma rectangular de cuatro ruedas Mecanum, que puede ser útil para hacer investigación y enseñanza de robótica y control. En cuanto al control, se implementa un enfoque denominado como control cinemático, el cual se explica típicamente mediante una jerarquía de controles conocidos como alto y bajo nivel. Por una parte, el control de alto nivel se encarga de regular la posición del robot parametrizada en términos de coordenadas cartesianas, lo que es útil para tareas de navegación. Por otra parte, el control de bajo nivel consiste en ajustar la velocidad de rotación de cada rueda del robot. Este enfoque de control trata el modelo dinámico como una caja negra, considerando solo la entrada y salida como conocido. Para el control de alto nivel implementamos un control Proporcional-Integral-Derivativo, mientras que para el bajo nivel usamos controladores Proporcional-Derivativo. Los resultados experimentales que aquí se presentan se programaron en Matlab y se utilizó la tarjeta en tiempo real dSPACE-DS1103 para la adquisición de datos y generación de señales. Presentamos un procedimiento detallado para ofrecer reproducibilidad al lector.