Ortiz Villasuso, Héctor F. (2021) Modelado, simulación y control de movimientos de un robot sub-acuático / Modelling, simulation and motion control of an underwater robot. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
La robótica subacuática ha crecido últimamente expandiéndose a aplicaciones en industria offshore, investigación oceánica e industria energética. Una aplicación interesante se puede dar en la industria nuclear, donde su potencial aplicación en la inspección visual puede proveer inspecciones más precisas y mejorar la seguridad de los operadores. En este trabajo, se realizó el modelado de un vehículo submarino diseñado para la inspección visual de contenedores de agua en centrales nucleares, junto a cada uno de sus sistemas y componentes, incluyendo sensores y actuadores. Este modelado se linealizó en torno a un punto de equilibrio con el objetivo de poder diseñar distintos controladores que permitan obtener un comportamiento deseado del vehículo. Los controladores diseñados incluyen compensadores de adelanto de fase, controladores con observadores de orden completo y controladores discretos. El modelo obtenido requiere de parámetros característicos del robot, tales como masa adherida, coeficientes de drag o caracterizaciones de los sistemas de actuación y sensores, que se obtuvieron a través de distintos experimentos. Con estos coeficientes y utilizando matlab/simulink se desarrolló un simulador no lineal del robot que permitió probar los controladores imponiéndole una trayectoria de referencia al robot, verificando que es capaz de seguirla. Si bien este simulador verificó el comportamiento del vehículo con los controladores diseñados, es importante poder implementar en un futuro estos controladores para obtener una verificación no sólo del comportamiento del robot, sino también de la fidelidad del simulador y del modelo propuesto. Por último, se propone una serie de trabajos futuros para la continuación del trabajo orientadas a acercarse a un robot sumergible que permita operar de forma segura en un ambiente subacuático de tamaño restringido.
Resumen en inglés
Underwater robotics has grown recently, reaching applications in the offshore industry, oceanic research, and energy industry. An interesting application could be in the nuclear industry, where its potential application in visual inspection can provide safer and more precise inspections, improving the operator’s safety. In this work, an underwater vehicle for the visual inspection of water containers in the nuclear industry has been modeled, including its systems, sensors, and actuators. In order to design controllers that provide the desire response for the robot, this model was linearized in the surroundings of an equilibrium point. The controllers designed include lead compensator, full order observers compensator, and discrete controllers. As the model obtained requires characteristic parameters of the robot, such as the added mass, the drag coefficients, or even the characterization of the actuation systems and sensors, different experiments were carried out to obtain them. With these coefficients and using matlab/simulink a non-linear simulator was developed and used to validate the controllers on a simulated trajectory, checking that the robot was able to follow it. Although this simulator verified the behavior of the vehicle, it is important in the future to implement these controllers on the robot to get not only a verification of the behavior of the robot but also to know how reliable the simulator is. Finally, with the goal of obtaining a robot that operates safely in an underwater environment a list of future work was proposed.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Simulation; Simulación; Control; Control; Underwater vehicles; Vehículos submarinos; [Underwater robotics; Robótica subacuática; Dynamic modelling; Modelado dinámico; Remote operated vehicle; Vehículo operado remotamente] |
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| Materias: | Ingeniería mecánica > Robótica sub-acuática |
| Divisiones: | Presidencia > Gcia. de área CAREM > Departamento de Instrumento y cableado > División Robótica y Automatización |
| Código ID: | 1040 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 08 Jun 2022 16:24 |
| Última Modificación: | 08 Jun 2022 16:24 |
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