Modelo cinemático inverso para robot móvil diferencial Pioneer utilizando software Coppelia.
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Resumen
En el presente video se describe el diseño de una trayectoria circular de un Robot Pioneer 3
simulado en el entorno de desarrollo integrado CoppeliaSim, a partir del modelo cinemático
inverso para robots móviles diferenciales. El software CoppeliaSim es de frecuente uso en
la ingeniería dada su facilidad para la descripción y comportamiento de robots sin
necesidad de su presencia física, dando en su plataforma la posibilidad de simular robots
reales para distintas aplicaciones tales como seguimiento y planeación de trayectorias, así
como validar comportamiento programado con la posibilidad de transferirlos a un robot real
[1] [2]. En robótica móvil el modelo cinemático inverso permite describir el movimiento de
un vehículo autónomo, buscando los valores de sus actuadores en función de una
trayectoria deseada. Este modelo puede ser estudiado desde cualquier tipo de robots, siendo
los de ruedas con tracción diferencial uno de los más estudiados por su sencillez,
facilitando su uso en entornos cotidianos como bodegas, oficinas, casas entre otros [3]. El
sistema de navegación implementado en este vídeo para el Robot Pioneer 3 se basa en el
modelo cinemático inverso, que determina el modelo a partir de la configuración de los
actuadores permitiendo al robot moverse libremente en un entorno, debido a que se trabaja
sobre un robot de dos ruedas con tracción diferencial donde su direccionamiento y
trayectoria vienen dados por la diferencia en las velocidades de las ruedas de manera
independientes, dando al robot tracción y dirección [4]. Para este trabajo se obtuvieron
parámetros físicos del robot como el tamaño de las ruedas y la distancia entre ellas, también
se calculó la posición actual del vehículo en un sistema de coordenadas bidimensional. La
trayectoria buscada es de carácter circular, siendo representada los puntos x,y en un círculo,
con estos parámetros y conociendo las ecuaciones del modelo cinemático se puede obtener
la velocidad lineal y angular del robot. La trayectoria fue programada utilizando Python.
Abstract
In this video describes the design of a circular path of a simulated Pioneer 3 Robot in the
CoppeliaSim integrated development environment, based on the inverse kinematics model
for differential mobile robots. The CoppeliaSim software is frequently used in engineering
due to its ease of describing and behaving in robots without the need for their physical
presence, giving its platform the possibility of simulating real robots for different
applications such as tracking and path planning and validating programmed behavior
transferring them to the real robot [1] [2]. In mobile robotics, the inverse kinematic model
allows describing the movement of the autonomous vehicle, looking for the values of its
actuators based on a desired path. This model can be studied from any type of robot, with
the use of differential traction wheels being one of the most studied for its simplicity,
facilitating its use in everyday environments such as warehouses, offices, houses, among
others [3]. The navigation system implemented in this video for the Pioneer 3 Robot is
based on the inverse kinematic model of the propulsion system that determines the model
from the configuration of the actuators that allow the robot to move freely in an
environment, due to the fact that It works on a two-wheel robot with differential traction
where its direction and trajectory are given by the difference in the speeds of said wheels
independently, giving the robot traction and direction [4]. For this work, physical
parameters of the robot were obtained such as the size of the wheels and the distance
between them, the current position of the vehicle was also calculated in a two-dimensional
coordinate system. The path sought is circular in nature, the points x, y being represented in
a circle, with these parameters and knowing the equations of the kinematic model, the
linear and angular velocity of the robot can be obtained. The path was programmed using
Python.
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