Sistema de locomoción omnidireccional para un robot móvil terrestre

En este trabajo se realiza el diseño de un nuevo sistema de locomoción omnidireccional para el robot móvil terrestre SowerBot, desarrollado por el semillero MEC-AUTRONIC adscrito al grupo de investigación D+TEC de la Universidad de Ibagué, el cual se utiliza para estudios e investigaciones de efecto...

Full description

Autores:
González González, Juan Sebastián
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4983
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/4983
Palabra clave:
Sistema de locomoción omnidireccional - Procesos de siembra
Sistema de locomoción omnidireccional - Diseño sistema electrónico
Robot móvil
Sistema omnidireccional
Mecanismo
agricultura de precisión
Mobile robot
Omnidirectional system
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Smart farming
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description En este trabajo se realiza el diseño de un nuevo sistema de locomoción omnidireccional para el robot móvil terrestre SowerBot, desarrollado por el semillero MEC-AUTRONIC adscrito al grupo de investigación D+TEC de la Universidad de Ibagué, el cual se utiliza para estudios e investigaciones de efectores finales para procesos de siembra, riego y monitoreo en cultivos de hortalizas a pequeña escala. Se formuló el diseño de un mecanismo de giro omnidireccional por cadenas para girar las ruedas del robot, el cual se obtuvo a partir de cálculos de resistencia de materiales, de potencia, aplicación de teorías de Tresca y Von Mises, entre otros criterios de selección de piezas para su correcto funcionamiento, dando como resultado un modelo 3D realizado en SolidWorks el cual logra recrear el movimiento del mecanismo. Asimismo, se diseñó el sistema electrónico el cual es capaz de orientar las ruedas del robot con giros a 90 grados tanto a la derecha como a la izquierda, realizando la selección de componentes a partir de las necesidades del mecanismo. Finalmente, se obtiene un sistema de locomoción omnidireccional junto con su programa de comando electrónico, los cuales son funcionales y podrán ser los próximos cambios del robot SowerBot para mejorar su locomoción.
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spelling García Vanegas, Jorge Andrés7124e278-a934-4877-a0af-bc160f5fa627-1González González, Juan Sebastiánf30e3ae2-8682-4002-9eaf-5fd56539266a-12025-04-07T21:19:01Z2025-04-07T21:19:01Z2021En este trabajo se realiza el diseño de un nuevo sistema de locomoción omnidireccional para el robot móvil terrestre SowerBot, desarrollado por el semillero MEC-AUTRONIC adscrito al grupo de investigación D+TEC de la Universidad de Ibagué, el cual se utiliza para estudios e investigaciones de efectores finales para procesos de siembra, riego y monitoreo en cultivos de hortalizas a pequeña escala. Se formuló el diseño de un mecanismo de giro omnidireccional por cadenas para girar las ruedas del robot, el cual se obtuvo a partir de cálculos de resistencia de materiales, de potencia, aplicación de teorías de Tresca y Von Mises, entre otros criterios de selección de piezas para su correcto funcionamiento, dando como resultado un modelo 3D realizado en SolidWorks el cual logra recrear el movimiento del mecanismo. Asimismo, se diseñó el sistema electrónico el cual es capaz de orientar las ruedas del robot con giros a 90 grados tanto a la derecha como a la izquierda, realizando la selección de componentes a partir de las necesidades del mecanismo. Finalmente, se obtiene un sistema de locomoción omnidireccional junto con su programa de comando electrónico, los cuales son funcionales y podrán ser los próximos cambios del robot SowerBot para mejorar su locomoción.In this work, the design of a new omnidirectional locomotion system for the ground mobile robot, SowerBot, developed by the MEC-AUTRONIC research group attached to the D+TEC research group of the University of Ibagu´e, which is used for studies and research of end effectors for sowing, irrigation and monitoring processes in small-scale vegetable crops, is carried out. The design of an omnidirectional turning mechanism by chains to rotate the wheels of the robot was formulated, which was obtained from calculations of material resistance, power, application of Tresca and Von Mises theories, among other criteria for the selection of parts for its correct operation, resulting in a 3D model made in SolidWorks which manages to recreate the movement of the mechanism. Likewise, the electronic system was designed, which is capable of orienting the wheels of the robot with 90-degree turns both to the right and to the left, making the selection of components based on the needs of the mechanism. Finally, an omnidirectional locomotion system is obtained together with its electronic command program, which are functional and could be the next changes of the SowerBot robot to improve its movement.PregradoIngeniero Mecánico1. Introducción.....1 1.1. Justificación y antecedentes.....1 1.1.1. Justificación.....1 1.1.2. Antecedentes.....2 1.2. Objetivos.....3 1.2.1. Objetivo general.....3 1.2.2. Objetivos específicos.....3 1.3. Estructura del documento.....3 2. Estado del arte 2.1. Robótica móvil terrestre.....5 2.1.1. Robots con orugas.....6 2.1.2. Robots con patas.....6 2.1.3. Robots con ruedas.....6 2.2. Sistemas de locomoción omnidireccional.....7 3. Diseño del sistema mecánico.....13 3.1. Descripción y nomenclatura del diseño.....13 3.1.1. Disposición geométrica de los elementos.....14 3.1.2. Nomenclatura.....15 3.2. Sistema de tracción y sistema de dirección.....15 3.2.1. Descripción del sistema de tracción.....15 3.2.2. Cálculos del sistema de dirección.....16 3.3. Selección de piezas comerciales.....22 3.3.1. Amortiguador.....22 3.3.2. Rodamientos.....23 3.3.3. Tornillería.....23 3.4. Módulos que conforman la estructura robot.....24 3.4.1. Estructura principal.....24 3.4.2. Módulo del eje.....24 3.4.3. Módulo de la rueda.....25 3.4.4. Efector.....25 3.5. Simulaciones de los elementos mecánicos.....26 3.5.1. Movimiento del mecanismo.....26 3.5.2. Eje de dirección.....27 3.5.3. Platina de soporte superior del eje.....27 3.5.4. Platina de soporte inferior del eje.....27 3.5.5. Platina de soporte de las ruedas.....28 3.5.6. Buje de unión de las ruedas.....28 3.6. Procesos de maquinado y obtención de las piezas.....29 4. Diseño del sistema electrónico.....30 4.1. Componentes del sistema.....30 4.1.1. Sistema de alimentación.....32 4.1.2. Arduino Mega 2560.....32 4.1.3. Control/Receptor de Xbox 360.....32 4.1.4. Motores y cajas de reducción.....33 4.2. Circuito esquemático.....33 4.3. Programa para el comando electrónico.....34 4.4. Entorno de pruebas del sistema electrónico.....39 5. Conclusiones y trabajos futuros.....43 5.1. Conclusiones.....43 5.2. Trabajos futuros.....43 Bibliografía.....4571 páginasapplication/pdfGonzález González, J.S. (2021). Sistema de locomoción omnidireccional para un robot móvil terrestre. [trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4983https://hdl.handle.net/20.500.12313/4983spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaG. S. Juan David, “Plataforma m´ovil robotizada para cultivos de hortalizas a peque˜na escala,” Universidad de Ibagu´e, p. 56, 2019.FLIR Systems, “FLIR Kobra— FLIR Systems.”Boston Dynamics, “Spot R — Boston Dynamics.”N. 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