Modelado matemático y control vectorial de robots submarinos de geometría variables

Abstract

La robótica submarina es un área importante por cuanto permite al hombre realizar operaciones bajo agua en condiciones extremas, como son la inspección de tuberías en el lecho marítimo, el mantenimiento de instalaciones a grandes profundidades con baja visibilidad, y el rescate de vehículos y equipos naufragados. En años recientes se han desarrollado nuevos vehículos con formas geométricas variables que imitan en cierto grado la manera como navegan las ballenas, tiburones y atunes. Este nuevo paradigma abre la puerta a nuevas investigaciones y desarrollos tendientes a mejorar el desempeño y control de los vehículos propuestos. En la presente tesis se ha diseñado un nuevo robot submarino de geometría variable formado por dos impulsores y un sistema de control de par por giróscopos. La estructura mecánica que permite el cambio de configuración geométrica es un robot paralelo basado en la plataforma Stewart-Gough. El robot paralelo realiza el cambio de orientación y posición de uno de los anillos respecto al otro. El sistema de control de par por giróscopos logra la orientación del primer anillo respecto al sistema de referencia absoluto, permitiendo de esta manera que los dos anillos se orienten de forma independiente en el espacio. El diseño del prototipo implica la concepción mecánica, la selección de componentes eléctricos y electrónicos, para posteriormente armar y ensamblar el robot y así poder proceder con las pruebas necesarias. Para poner en funcionamiento el robot fue necesario realizar un desarrollo informático de tiempo real que permitiese la comunicación rápida entre los diferentes componentes del robot, y a su vez con el equipo remoto de control. Los aportes logrados en el desarrollo incluyen un nuevo modelo para la simulación del comportamiento dinámico y cinemático de los robots submarinos de geometría variable, la propuesta de nuevos métodos para el control y navegación del submarino y el diseño de una interfaz de usuario para la operación remota del mismo.