Ciencias tcnicas y aplicadas

Artculo de investigacin

Control de Trayectoria lineal del Robot pez bioinspirado en un atn con BCF

 

Control of linear trajectory of the robot fish bioinspired in a tuna with BCF

 

Controle da trajetria linear do peixe rob bioinspirado em um atum com BCF

Fausto Ramiro Cabrera-Aguayo II
fausto.cabrera@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-0816-155X
,Vanessa Carolina Dumancela-Aguirre III    
vanessadumancela@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-4138-1685
,Carlos Ignacio Moncayo-Puga IV    
c.monca271993@gmail.com
https://orcid.org/0000-0003-0551-1590
,Adriana Vanessa Chicaiza Zambrano V
adrianachicaiza122526@gmail.com
https://orcid.org/0000-0001-9081-9535
,Diego Ramiro acato-Estrella I
diego.nacato@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-7233-9076
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: [email protected]

 

 

*Recibido: 23 de mayo del 2021 *Aceptado: 20 de junio del 2021 * Publicado: 20 de julio del 2021

 

       I.            Magister en Sistemas de Control y Automatizacin Industrial, Ingeniero en Electrnica Control y Redes Industriales, Asistencia en Seguridad Industrial, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

    II.            Master Universitario en Automtica y Robtica, Ingeniero en Electrnica Control y Redes Industriales, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

III.            Investigador Independiente, Ecuador.

IV.            Investigador Independiente, Ecuador.

    V.            Investigador Independiente, Ecuador.

 

 

 

Resumen

Este estudio presenta el diseo del sistema elctrico y de control de un pez robtico, autnomo, capaz de navegar, manteniendo una profundidad y conducta similar a la de los peces reales, tanto en la forma de propulsin como en la rotacin del pez al nadar. A estos efectos, se consideraron dos grados, con el fin de que el diseo pudiera tener un desplazamiento BCF del modo uniforme. Se consider que la cabeza del robot bioinspirado estaba fija, aplicando as el anlisis cinemtico solo al cuerpo. Para solucionar la cinemtica directa se seleccion el algoritmo de Denavit Hartenberg (DH). De esto se obtuvo una matriz de transformacin, se calcularon los ngulos de articulacin, se hizo un diseo electrnico por mdulos de robtica y control, se resolvi la cinemtica inferencial, se hizo anlisis hidrodinmico y clculo de potencialidad de flotacin del pez. Se dise y prob procesos natatorio del prototipo. Se comprob el correcto envi de datos por parte el MPU 6050 al telfono y la aplicacin adems la manera en que reciben las seales del mismo los motores. Entre las conclusiones ms relevantes destaca lo siguiente: Se dise e implement un robot bioinspirado con la morfologa de un pez atn, con dos grados de libertad, usando para estos dos micro servomotores sg90 impermeabilizados, un sistema de control con comunicacin va bluetooth, logrando as el desplazamiento deseado del robot, un desplazamiento uniforme propio del pez atn.

Palabras Clave: Robtica bioinspirada; cinemtica; prototipo electrnico; desplazamiento BCF; pez atn.

Abstract

This study presents the design of the electrical and control system of a robotic, autonomous fish, capable of navigating, maintaining a depth and behavior similar to that of real fish, both in the form of propulsion and in the rotation of the fish when swimming. For these purposes, two degrees were considered, in order that the design could have a BCF displacement of the uniform mode. The head of the bioinspired robot was considered to be fixed, thus applying the kinematic analysis only to the body. To solve the direct kinematics, the Denavit Hartenberg (DH) algorithm was selected. From this, a transformation matrix was obtained, the articulation angles were calculated, an electronic design was made by robotics and control modules, the inferential kinematics was solved, hydrodynamic analysis was made and the floating potentiality of the fish was calculated. The prototype's swimming processes were designed and tested. The correct sending of data by the MPU 6050 to the phone and the application was verified, as well as the way in which the engines receive the signals. Among the most relevant conclusions, the following stand out: A bio-inspired robot with the morphology of a tuna fish, with two degrees of freedom, was designed and implemented, using for these two waterproof sg90 micro servomotors, a control system with communication via bluetooth, thus achieving the desired displacement of the robot, a uniform displacement of the tuna fish.

Keywords: Bio-inspired robotics; kinematics; electronic prototype; BCF displacement; tuna fish.

 

Resumo

Este estudo apresenta o projeto do sistema eltrico e de controle de um peixe robtico, autnomo, capaz de navegar, mantendo uma profundidade e comportamento semelhantes aos de peixes reais, tanto na forma de propulso quanto na rotao dos peixes ao nadar. Para tanto, foram considerados dois graus, para que o projeto pudesse ter um deslocamento BCF do modo uniforme. A cabea do rob bioinspirado foi considerada fixa, aplicando-se a anlise cinemtica apenas ao corpo. Para resolver a cinemtica direta, o algoritmo Denavit Hartenberg (DH) foi selecionado. A partir disso, foi obtida uma matriz de transformao, calculados os ngulos de articulao, feito um projeto eletrnico por robtica e mdulos de controle, resolvida a cinemtica inferencial, feita a anlise hidrodinmica e calculada a potencialidade flutuante dos peixes. Os processos de natao do prottipo foram projetados e testados. Foi verificado o envio correto dos dados do MPU 6050 para o telefone e o aplicativo, bem como a forma como os motores recebem os sinais. Dentre as concluses mais relevantes, destacam-se: Foi projetado e implementado um rob bioinspirado com morfologia de atum, com dois graus de liberdade, utilizando para esses dois microsservomotores sg90 impermeveis, um sistema de controle com comunicao via bluetooth, conseguindo assim o deslocamento desejado do rob, um deslocamento uniforme do atum.

Palavras-chave: Robtica bioinspirada; cinemtica; prottipo eletrnico; deslocamento BCF; atum.

 

Introduccin

A lo largo de la evolucin de la robtica, la naturaleza ha sido la principal fuente de ideas y de inspiracin para la creacin de nueva tecnologa, lo que ha generado estudios morfolgicos de especies que han despertado gran inters por robots acuticos no tripulados bioinspirado, los cuales generan a su vez, una serie de ventajas como la reduccin de tamao del robot, mayor eficiencia en lugares de difcil acceso, recoleccin de datos para proyectos de investigacin; un mejor desempeo y mejor adaptabilidad a la hora de interactuar en diferentes ambientes. Hoy por hoy innumerables campos requieren el uso de robots mviles no tripulados, y gracias al avance de estos se ha podido alcanzar nuevos horizontes y llegar a territorios antes desconocidos o de difcil acceso. En virtud de la capacidad de movimiento del pez en el agua, el cuerpo ms la aleta caudal y la maniobrabilidad complementaria en las aletas accesorias, se propone un esquema de propulsin sintetizada que involucra una aleta caudal y un par de aletas pectorales en el movimiento del pez atn.

Con los antecedentes antes mencionados, este trabajo ha sido inspirado en un pez de la regin del Ecuador, con el objetivo de disear y construir un robot bioinspirado, que imite la locomocin del pez atn, a tenor de observar la influencia que tiene la aleta caudal sobre la natacin del mismo. Al analizar las caractersticas morfolgicas del pez, el cual posee un cuerpo hidrodinmico de forma fusiforme, con una aleta caudal en forma de medialuna, dos aletas dorsales, aletas pectorales, que pueden guardarse para nadar a gran velocidad y aletas triangulares, que se extienden a lo largo de los laterales superior e inferior de la cola. La investigacin se centra en la imitacin del diseo robtico prototpico, para la implementacin del movimiento natatorio e impulsor de la aleta caudal.

Al analizar la aleta caudal se obtiene la locomocin del pez, con un grado de velocidad especfica, a travs de servomotores. La aleta caudal es una aleta impar situada al final del cuerpo del pez, es la aleta de la cola, puede tener un solo lbulo o dos lbulos, es el principal rgano para generar el empuje por el que se mueven la mayora de las especies de peces, normalmente es la ms desarrollada y tiene una gran variedad de formas. Tiene dos funciones: por un lado, permite impulsar al pez hacia a delante y, por otro lado, acta como timn para poder girar. La forma especfica por la que un pez nada se corresponde con la aleta caudal, la forma de esta aleta o cola trasera del pez aumenta o disminuye la fuerza de empuje del pez, es fuerte con forma de arco terminado en dos zonas puntiagudas que le dan aspecto de media luna.

Exactamente lo que se persigue en este estudio es disear el sistema elctrico y de control de un pez robtico, siendo este autnomo, capaz de navegar manteniendo una profundidad y de simular conductas de los peces reales, imitando el comportamiento al nadar de los mismos, tanto en la forma de propulsin como en la rotacin del pez. Otra de las razones para los cuales, este trabajo es til, es para estudiar a otros peces, pues sirve para investigarlos sin invadir su hbitat natural. El ensamblaje del pez robot debe ser hermtico y resistente a la corrosin, es decir todas sus partes deben estar impermeabilizadas, el prototipo a realizar es un diseo de 2 grados de libertad que facilitara el movimiento del pez.

 

Materiales y mtodos

La aleta caudal, est ubicada al final del cuerpo de los peces, es el principal rgano para generar el empuje, en el caso del atn se caracteriza por ser muy delgado y tener una fuerte quilla lateral entre otras dos ms pequeas. La presente investigacin busca que el robot se asemeje lo ms posible a un pez atn en la realidad.

 

Sistemas de locomocin

Desplazamiento Ondulatorio y Diseo Biomtrico

Los peces poseen forma hidrodinmica, se desplazan mediante movimiento ondulatorio. Su locomocin se origina por la reaccin del flujo de agua que lo rodea y las flexiones en los msculos a largo y ancho de su cuerpo. Como se observa en la figura 1 la aleta que permite el movimiento del atn. La locomocin BCF imita una forma de onda que es en direccin contraria al avance del pez y se extiende hasta su aleta caudal. Uno de sus tipos, es el uniforme, mtodo ms eficiente de locomocin. Por movimientos del cuerpo o de la aleta caudal, se crea mayor empuje y aceleracin. Para el presente trabajo se seleccion el pez atn, este usa como elementos de propulsin y maniobrabilidad la aleta caudal.


Figura 1: (a) Vista lateral de la forma de la aleta caudal para nadadores tuniformes [14].

 

 

Cinemtica

Se consideraron dos grados de libertad con el fin de que el diseo pueda tener un desplazamiento BCF del modo uniforme. En la Figura 1 se presenta el diseo lateral de la forma de la aleta caudal para nadadores tuniformes. Debido que el modo tuniforme utiliza la aleta caudal para un 90% de empuje, tanto en la cinemtica directa como inversa, se consider que la cabeza del robot bioinspirado estaba fija, aplicando as el anlisis cinemtico solo al cuerpo. Para solucionar la cinemtica directa se seleccion el algoritmo de Denavit Hartenberg (DH).

 

Tabla 1: Parmetros DH

D

A

0

l1

0

0

l2+l3/2

0

 

Con los parmetros descritos en la Tabla 1, y tras haber aplicado el algoritmo DH se obtiene la siguiente matriz de transformacin.

Las variables pertenecen a los ngulos de cada articulacin y l1, l2, l3 a la longitud de cada eslabn, descritos a continuacin en la Tabla 2.

 

Tabla 2: Parmetros de longitud y masa de robot bioinspirado para 2 gdl

Eslabn

Longitud [mm]

Masa [Kg]

1

48.52

0.00151

2

61.58

0.00568

3

38.12

0.0054

 

La cinemtica inversa se resolvi el mtodo geomtrico, a pesar de los diferentes mtodos que existen en la actualidad.

con

 

Donde son las coordenadas en las que se requiere posicionar al extremo de robot.

Se resolvi la cinemtica diferencial

 

Dinmica

La dinmica inversa se resolvi mediante el Algoritmo computacional Newton Euler, para ello es necesario definir la posicin, velocidad y aceleracin de cada articulacin adems otros parmetros como son:

         Los parmetros DH descritos en la Tabla 1

         Masa de cada elemento (Kg) descritos en la Tabla 2

         Matrices de Inercia (Kg-m^2)

 

Controlador de accin proporcional y derivativa (PD)

El controlador derivativo se opone a desviaciones de la seal de entrada, con una respuesta que es proporcional a la rapidez con que se producen stas.

Si consideramos que:

         y(t) = Salida diferencial.

         e(t) = Error (diferencia entre medicin y punto de consigna [PC]. El PC no es otra cosa que el nivel deseado al que queremos que vuelva el sistema)

         Td = Tiempo diferencial, se usa para dar mayor o menor trascendencia a la accin derivativa.

La salida de este regulador es:

Que, en el dominio de Laplace, ser:

Por lo que su funcin de transferencia ser:

Si la variable de entrada es constante, no da lugar a respuesta del regulador diferencial, cuando las modificaciones de la entrada son instantneas, la velocidad de variacin ser muy elevada, por lo que la respuesta del regulador diferencial ser muy brusca, lo que hara desaconsejable su empleo.

Al escoger el controlador PD fue para tener un control anticipativo, ya que representa la pendiente del error . Es decir, al conocer la pendiente, el controlador puede emplearla para anticipar la direccin del error y controlar mejor el proceso, la salida del bloque de control responde a la siguiente ecuacin:

Kp y Td son parmetros ajustables del sistema. A Td es llamado tiempo derivativo y es una medida de la rapidez con que un controlador PD compensa un cambio en la variable regulada, comparado con un controlador P puro.

Que, en el dominio de Laplace, ser:

por tanto, la funcin de transferencia del bloque de control PD ser:

+1)

 


Figura 2: Grafica rampa unitaria y la influencia del control PD

 

Anlisis hidrodinmico

Las fuerzas hidrodinmicas que afectan un cuerpo sumergido son bastantes complejas ya que dependen de muchas variables como son las caractersticas del fluido, la temperatura, la presin y la forma geomtrica del cuerpo entre otras. Las fuerzas hidrodinmicas son las fuerzas de masa aadida y las fuerzas viscosas. Puglisi, Carrera, & Pedro, (2014).

Masa aadida es una fuerza que se opone al movimiento del cuerpo en el fluido y depende de la aceleracin del cuerpo, como tambin puede serlo de la velocidad. La masa aadida se suele asociar con la cantidad de fluido que se encuentra alrededor del cuerpo, y que debe acelerarse cuando el cuerpo tambin lo hace. A diferencia de la masa de cuerpo rgido, la masa aadida no siempre cumple con la propiedad de ser constante y simtrica, como tampoco es siempre diagonal. en este caso se propone que la masa sea constante ya que el pez no posee articulaciones en su cuerpo, es decir posee un cuerpo rgido. Puglisi, Carrera, & Pedro, (2014).

Fuerzas Viscosas: Estas fuerzas son el resultado de la friccin que ejerce la viscosidad del fluido sobre el cuerpo. Se suelen clasificar segn el efecto sobre el cuerpo en: fuerza de arrastre y fuerza de sustentacin. Las fuerzas de arrastre se oponen al movimiento y actan en direccin opuesta, mientras que las fuerzas de sustentacin son perpendiculares al movimiento relativo del cuerpo sobre el fluido. Puglisi, Carrera, & Pedro, (2014).

 

Flotacin del pez

Para que un pez pueda flotar, estos utilizan diversos mecanismos, entre ellos el ms comn es el de la utilizacin de una vejiga natatoria que les permite sumergirse o emerger, razn por la cual para que el robot pez flote debemos aplicar el principio de Arqumedes que nos dice que todo objeto sumergido en un fluido experimentara una fuerza de empuje, con este principio deben igualarse las fuerzas peso del robot y la fuerza de empuje para que el pez se mantenga flotando a cierto nivel. Como se observa en la figura 3:


Figura 3: Grafica rampa unitaria y la influencia del control PD

 

Para calcular el empuje resultante, recuerda que Empuje = peso del volumen de agua. Por lo tanto, necesitamos saber la masa del agua, para lo que a su vez debemos calcular el volumen del pez y saber la densidad del agua (1000g/l).

Para ello se utiliza un cuerpo rgido irregular para determinar el volumen, se sumerge el cuerpo en un recipiente lleno de agua, la diferencia entre el recipiente lleno y la nueva cantidad de agua que requiere es el volumen del pez.

Volumen del pez: fue obtenida experimentalmente y es:

1 litros =1000cm3

La masa del pez medida en una balanza es de 1.85 lb = 0.84 kg

Como densidad = masa/volumen

para calcular que el pez se hunda completamente se aplica el principio de Arqumedes.

En libras es equivalente a 1 lb, es el peso necesario de la boya para que el pez flote.

 

Caractersticas tcnicas del robot

         Dimensiones: Las dimensiones del robot estn en funcin de que sea lo ms compactas posibles y que permitan la mxima movilidad dentro del agua al robot.

 

Tabla 3: Partes y dimensiones del robot

PARTE

DIMENSIONES

Cabeza

(8x8)cm

Cuerpo

(11x12)cm

Aleta caudal primera seccin

(4.5x4.2)cm

Aleta caudal segunda seccin

(4x4)cm

Aleta caudal tercera seccin

(3x11)cm

 

         Peso: No existe restricciones de peso

         Alimentacin: La fuente de energa debe tiene una corriente de 300mA y voltaje 7.4V para alimentar los circuitos elctricos de control y los motores.

 

 

 

 

Tabla 4: Partes y dimensiones del robot


Diseo y construccin del prototipo

La morfologa del prototipo del pez atn est divida en 4 partes la cabeza, el cuerpo seccionado en dos y la aleta caudal de dos grados de libertad, partes que fueron diseadas en Solid Works de diferentes dimensiones y acopladas a las medidas de la aleta caudal. El diseo del robot bioinspirado se lo realiz en el Software Solid Works, este diseo se muestra en la figura 3. Con este diseo se us impresin 3d con material PLA.

En el cuerpo se encuentra el mecanismo, tanto la parte elctrica, la parte mecnica la fuente de alimentacin de nuestro sistema y el sensor el cual nos brinda los datos de posicin del pez a travs de una programacin ya establecida con comunicacin Bluetooth, la parte electrnica est totalmente impermeabilizada para evitar daos a los componentes electrnicos.


Figura 3: Diseo en solidwork de un pez atn robot bioinspirado con locomocin de la aleta caudal en comparacin con el prototipo

 

La morfologa del prototipo del pez atn est divida en 4 partes la cabeza, el cuerpo seccionado en dos y la aleta caudal de dos grados de libertad, partes que fueron diseadas en Solid Works de diferentes dimensiones y acopladas a las medidas de la aleta caudal. El diseo del robot bioinspirado se lo realiz en el Software Solid Works, este diseo se muestra en la figura 3. Con este diseo se us impresin 3d con material PLA.

En el cuerpo se encuentra el mecanismo, tanto la parte elctrica, la parte mecnica la fuente de alimentacin de nuestro sistema y el sensor el cual nos brinda los datos de posicin del pez a travs de una programacin ya establecida con comunicacin Bluetooth, la parte electrnica est totalmente impermeabilizada para evitar daos a los componentes electrnicos.

 


Figura 4: Diseo en solidwork de un pez atn robot bioinspirado con locomocin de la aleta caudal en comparacin con el prototipo

 

Las aletas las que servirn de estabilidad para el pez. Una vez de haber diseado por separado cada una de las partes se procede a unir todo para poder tener como resultado final el pez robot como se puede observar en la figura 5.

 


Figura 5: Diseo en solidwork de un pez atn robot bioinspirado con locomocin de la aleta caudal en comparacin con el prototipo

 

Se us dos micro servomotores sg90 los cuales previamente pasaron por un proceso de impermeabilizacin, para lo cual fue necesario desmontar los servomotores, colocar silicn sobre el circuito interno y en los engranajes se coloc grasa para evitar falla mecnica e impedir el filtraje de agua hacia el interior.

Una vez impermeabilizados los servomotores se hizo el montaje de las piezas impresas en 3dacopladas con los dos servomotores, otra medida de proteccin tomada para evitar el filtraje de agua fue masillar todo el cuerpo de pez.

Los dos servomotores integran el sistema de propulsin, debido a las restricciones mecnicas que se presenta se da un rango de 50 a 130 en el servomotor ubicado en el centro del pez y un rango de 70 a 110 para el servomotor cercano a la aleta caudal. Cuando los dos servomotores entran en funcionamiento se observa un movimiento ondulatorio similar al que presenta el tiburn blanco. Adems, a este prototipo tiene comunicacin inalmbrica va bluetooth. Una batera lipo de 500mA suficiente para darle autonoma al robot durante 2 horas.

En cuando al control se implement un circuito que consta de dos Arduino nano, un mdulo bluetooth y un mpu, este sistema de control permite monitorear y controlar al robot. Dicho sistema, as como la batera se encuentran ubicados en la parte central del robot.

 

Anlisis y discusin de resultados

Se realizaron pruebas de nado dentro y fuera del agua, en la primera los resultados fueron satisfactorios ya que el movimiento del pez pareca fluido y la recoleccin de datos se gener sin ningn problema.


Figura 6: Prueba de nado fuera del agua

 

El pez inicia su movimiento envindole una seal va Bluetooth, se enva desde un mvil con la aplicacin Bluetooth terminal con la palabra inicio2 y el pez empezara el movimiento con el motor ubicado en el segundo grado de libertad, posteriormente se escribe la palabra inicio y el pez mueve el motor ubicado en el primer grado de libertad, si se desea para el movimiento se escribe la palabra reset y el pez apagara los motores. Se realiz la prueba de la correcta comunicacin entre el MPU 6050, el mdulo Bluetooth y de los servo motores como se muestra en las figuras 4 -5-6-7 y 8.


Figura 7: Pruebas realizadas de los servomotores y su funcionamiento de acuerdo a la programacin.


Figura 8: Pruebas realizadas de los motores y envi de datos del MPU 6050


Figura 9: Pruebas realizadas de los motores y envi de datos del MPU 6050 al mdulo Bluetooth operado por telfono

 

 

 

 


Figura 10: Datos de comunicacin recibidos en Bluetooth terminal

 

Se comprob el correcto envi de datos por parte el MPU 6050 al telfono y la aplicacin adems la manera en que reciben las seales del mismo los motores. En la aplicacin Bluetooth terminal se muestra los datos en los ejes x, z. Durante las pruebas realizadas bajo el agua, se comprob que el mdulo Bluetooth enva los datos del movimiento del pez. Para ello se aplicaron los mismos pasos expuestos anteriormente.


Figura 11: Foto del pez atn robot bioinspirado nadando bajo el agua


 


Figura 12: Datos de recibidos de la posicin del pez va Bluetooth

 

Posteriormente se realiz un Control PD para mejorar el funcionamiento del pez atn robot bioinspirado y que este controle su movimiento, brinde movimientos que permitan controlar la posicin del pez y hacer que este se mantenga una trayectoria lineal. Las pruebas se van a realizar a una velocidad de los motores 70 a 120 rmp (la velocidad varia con el control PD) con lo cual tenemos un control de trayectoria tomado en cinco puntos diferentes.


Figura 13: Trayectoria de nado planificada en cinco puntos para la toma de datos del robot bioinspirado pez atn.

 

Durante las pruebas realizadas y ya implementado el Control PD, el controlador enva una seal a los motores (actuadores), con el objeto de corregir la velocidad y direccin del pez y as evitar que este salga de la trayectoria lineal. Se obtuvo la siguiente tabla:

 

Tabla 3: Datos obtenidos de la Trayectoria de nado planificada en cinco puntos del robot bioinspirado pez atn.

VALORES

ESPERADOS

POSICICON OBTENIDA

ERROR

ROLL

YAW

ROLL

YAW

ERROR ROLL

ERROR YAW

127

127

127

127 

0

127

127

130

129 

3

127

127

137

132 

10

127

127

148

138 

21

11 

127

127

159

147 

23

 20

 

Los datos obtenidos en la tabla anterior son valores promediados durante la prueba de la Trayectoria de nado planificada en cinco puntos del robot bioinspirado pez atn. Para ello se obtuvieron 50 valores y se tabularon con la finalidad de dividir la trayectoria y poder mostrar el error de desviacin de la misma.

 

Conclusiones

         Se dise e implement un robot bioinspirado con la morfologa de un pez atn, con dos grados de libertad, usando para estos dos micro servomotores sg90 impermeabilizados, un sistema de control con comunicacin va bluetooth, logrando as el desplazamiento deseado del robot, un desplazamiento uniforme propio del pez atn.

         Se realiz una serie de tres pruebas para identificar el sistema, tomando en cuenta para este la distancia recorrida en funcin del nmero de aletazos proporcionadas por la aleta caudal.

         Con las caractersticas de este robot bioinspirado se tiene varias reas de aplicacin, como son la industria, el medioambiente e incluso la educacin.

         Al utilizar una unidad de medicin inercial como es el MPU 6050 se tuvo problemas con el Control PD, ya que este no es preciso y no funciona como se espera, por lo que la precisin de la maniobra es muy escasa, lo que provocar bruscos movimientos (inestabilidad en el sistema) que radica en que el pez solo mantenga la trayectoria lineal por poco tiempo y luego el error del control crezca ocasionando que el pez ya no tenga una trayectoria lineal (controlada).

 

 

 

Recomendaciones

Al momento de realizar el diseo en SolidWoks es importante tomar como referencia la morfologa del atn para que sea muy parecido al real.

Para futuros proyectos relacionados a los robots bioinspirados tomando en cuenta este documento, es importante cambiar de unidad de medicin inercial que permita obtener con mayor precisin los datos del robot. Y que esta no interfiera con el correcto funcionamiento del controlador.

El prototipo se puede mejorar con un control PID que controle de mejor manera la trayectoria del robot.

Para mejorar el rendimiento de la IMU y evitar que interfiera con cualquier tipo de control, se puede aplicar un filtro, por ejemplo, el Filtro de Kalman que permite estimar variables de estado no observables a partir de variables observables que pueden contener algn error de medicin.

 

Referencias

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7.               Izaguirre, E., Hernndez, L., Rubio, E., Prieto, P., & Urquijo, O. (2011) Anlisis cinemtico y control articular aplicado a simulador de movimiento de estructura paralela, Rielac, vol. Vol.XXXII, pp. 112, 2011.

8.               Lauder, G. (2011) Swimming hydrodynamics: Ten questions and the technical approaches needed to resolve them, Exp. Fluids, vol. 51, no. 1, pp. 2335, 2011.

9.               Nguyen, Q., Heo, S., Park, H., & nd Byun, D. (2009) Thrust improvement of an fish robot actuated by compressed unimorph piezoelectric composite actuator, 2009 IEEE Int. Conf. Robot. Biomimetics, ROBIO 2009, pp. 16031608, 2009

10.           Parra, M. (2016). Diseo, Construccin y Evaluacin de un Robot Cartesiano XYZ Electroneumtico p. 136, 2016.

11.           Pedro, P., Guimares1, (2016) IEEE Xplore, 3Marzo 2016. [En lnea]. Available: https://sci-hub.tw/10.1109/LARS-SBR.2016.17.

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13.           Ruiz, V. Peces (2007) "Generalidades sobre la biologa clasificacin " PECES: Generalidades sobre su biologa y su clasificacin" pp 260-300, 2007.

14.           Standen, E., & Lauder, G. (2005) Dorsal and anal fin function in bluegill sunfish Lepomis macrochirus : three-dimensional kinematics during propulsion and maneuvering, pp. 27532763, 2005.

15.           Taft, N., Lauder, G., & Madden, P. (2008) Functional regionalization of the pectoral fin of the benthic longhorn sculpin during station holding and swimming, J. Zool., vol. 276, no. 2, pp. 159167, 2008.

16.           Universidad Politcnica de Madrid (2009) Biblioteca Universitaria, p. 2009, 2009.

17.           USFQ, (2012) Un Tesoro Por Explorar, 2012.

 

 

 

 

2020 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).

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