Proyecto AD2024: Sistema Ciberfísico Móvil Colaborativo e Intercomunicado

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Descripción

Este proyecto se enfoca en el desarrollo de un sistema robótico móvil y colaborativo, telecontrolado, que integre tecnologías de robótica y comunicaciones para resolver problemas de navegación industrial. Se trabajará en colaboración con un socio formador, Intel Labs, atendiendo los requerimientos de normativas nacionales e internacionales.

El sistema debe tener:

• Al menos tres grados de libertad.
• Un sistema de control de motores y sensado de velocidad/posición.
• Comunicación inalámbrica para el control y monitoreo desde un sistema remoto.
• Resguardo de información y monitoreo de variables del sistema.

El sistema será evaluado mediante simulaciones y pruebas físicas, integrando diversas tecnologías y enfoques de control.

Objetivos

• Desarrollar un sistema robótico móvil telecontrolado.
• Implementar comunicación inalámbrica para control y monitoreo.
• Diseñar e implementar algoritmos de control para navegación y colaboración entre robots.

Requerimientos

1. Comunicación: El robot debe conectarse a una computadora remota mediante MATLAB y enviar/recibir datos vía Wi-Fi.

2. Lectura de sensores: Utilizar una ESP32 para leer un sensor IMU de 9 DoF.

3. Control: Implementar algoritmos de control en MATLAB para generar comandos de velocidad lineal y angular.

4. Colaboración entre robots: Usar una cámara web para obtener las posiciones iniciales de los robots y coordinar sus movimientos.

5. Control embebido: Controlar un motor de DC mediante un microcontrolador ESP32 y visualizar datos en MATLAB.

6. Procesamiento de imágenes: Integrar una cámara para leer imágenes desde MATLAB.

Etapa 1: Investigación y Diseño

• Investigar el estado del arte en la automatización robótica.
• Diseñar la arquitectura de control y automatización del sistema.
• Proponer el diseño y la estrategia de integración de los componentes.

Etapa 2: Implementación de Algoritmos de Control

• Simular algoritmos de control en MATLAB para el seguimiento de trayectorias.
• Implementar algoritmos colaborativos para varios robots.
• Realizar pruebas de control embebido para un motor de CD con la ESP32.

Etapa 3: Integración Tecnológica y Construcción

• Integrar algoritmos de seguimiento de trayectoria utilizando comunicación inalámbrica.
• Demostrar la coordinación de múltiples robots en tiempo real.
• Presentar el funcionamiento final del sistema.

Entregables

1. Semana 1: Diseño detallado de la solución del reto (reporte en formato IEEE). Esto se puede encontrar en /src/documentation/.
2. Semana 4: Simulación de algoritmos de control en MATLAB y control de motores. Esto se puede encontrar en /src/simple_commands/simple_commands/navigation/.
3. Semana 5: Enlace de comunicación Wi-Fi entre la PC, ESP32 y robot, y algoritmo de coordinación entre robots. Esto se puede encontrar en /src/simple_commands/simple_commands/esp32/.
4. Semana 6: Presentación final del sistema robótico integrado y documentación técnica completa Esto se puede encontrar en /src/documentation.

Requisitos Técnicos

• MATLAB y CoppeliaSim para simulación y control.
• ESP32 para la lectura de sensores y control embebido.
• Turtlebot3 como robot móvil de referencia.

Recursos

• Turtlebot3 Burger
• Microcontrolador ESP32
• Cámara web para el procesamiento de imágenes