Diseño e implementación de rutinas de navegación y comunicación para un robot móvil utilizado en sistemas multirobot de enjambre

Abstract

Se presenta el diseño e implementación de rutinas de navegación y comunicación para un robot móvil utilizado en sistemas multirobot de tipo enjambre para la digitalización de escenarios estáticos. Este trabajo forma parte del proyecto de investigación PROE E1F2, ejecutado por la escuela de matemática y el área académica de ingeniería mecatrónica del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Para solucionar el problema, se propuso un esquema de control que combina la cinemática directa e inversa del robot móvil, junto a controladores PID y de retroalimentación proporcional. Además, se implementó una unidad de medición inercial con un algoritmo de fusión de sensores para disminuir errores de odometría del tipo deslizamiento. Para el sistema de comunicación se utilizó la técnica acceso múltiple por división de tiempo, para la cual fue necesario un método de sincronización de relojes llamado sincronización de tiempo por medición de retardo. El control automático presentó un error máximo de 2.16% en estado estacionario y con la integración de la unidad de medición inercial se redujo el error en la orientación del robot hasta en 10.70°. El sistema de comunicación logró manejar el flujo de información de cuatro nodos, recibiendo el 99.935% de los mensajes enviados a la base central.

It’s shown the design and implementation of navigation and communication routines for a mobile robot used in a multirobot swarm system to digitize static scenarios. This work is part of the research project PROE E1F2, conducted by the mathematics school and the mechatronics engineer area of the Instituto Tecnológico de Costa Rica. To solve the problem, a control scheme using direct and inverse kinematics in combination with a PID controller and proportional feedback controller was proposed. Also, an inertial measurement unit was implemented with a sensor fusion algorithm to diminish odometry errors of the slip type. For the communication system, the time division multiple access technique was used, for which was necessary a method to synchronize clocks called delay measurement time synchronization. The automatic control presented a maximum error of 2.16% in the steady state and with the integration of the inertial measurement unit the robot orientation error was reduced up to 10.70°. The communication system was able to manage the information flow of four nodes, receiving 99.935% of the messages send to the central base.