Caso de uso para control de sistemas [Puntos extra]

Para la clase de esta semana en la materia de control de sistemas, se nos dio la oportunidad por puntos extra en esta clase, hacer una investigación sobre una aplicación o alguna investifación relacionada con la materia. Sin mas que añadir esto es lo que investigue. La investigación que leeí es la siguiente y el link de referencia viene al final de esta publicación:


Reactive Speed Control System Based on Terrain
Roughness Detection
Mattia Castelnovi, Ronald Arkin, Thomas R. Collins
Laboratorium DIST College of Computing School of ECE / GTRI
University of Genova Georgia Institute of Technology Georgia Institute of Technology


Sistema de control de la velocidad de acción basada en la detección de rugosidad de un terreno

[Imagen obtenida de: http://www.segway.cz/images/v/rmp400_idx.jpg]


La investigación trata sobre un sistema en el cual un robot modifica su velocidad y su reacción dependiendo del terreno por el cual se mueve. El paper se centra en la necesidad en muchas areas de la industria de controlar robots que se mueven por una superficie mediante su sistema de control con la seguridad de que el movimiento por la superficie no va a afectar el sistema de comunicación y navegación de un robot.

Para esto utiliza un sistema basado en un escaneo lineal de la vista de un laser el cual detecta la rigidez del terreno. Ademas de un sistema para modificar la velocidad de un carro.

Para su investigación ellos utilizan un Segway RMP el cual es una plataforma con movimiento la cual puede ser operada a distancia. Este puede operar con una velocidad de 3.5m y alcanzar una aceleración maxima de 2 metros por segundo cuadrado, tiene un rango de 15m y puede cargar hasta 50kg.
Además para su investigación utilizan un sensor laser SICK como entrada en el sistema enfocado a 45º hacia el suelo.

El sistema de control

EL primer problema con el que se puede notar que se enfrentan es que el laser necesita tener una medida para comparar si una superficie es lisa o rugosa para esto utilizan una medida base de una superdicie lisa para medir la internsidad de esos atributos.

Para obtener buenos parametros de medición de rugosidad de un terreno para el sistema siguierón los siguientes pasos:
1.- Primero calculan la altura del sensor utilizando la longitud de las ruedas y el ángulo de inclinación del sensor como parametros para obtener estos valores.
2.- Obtienen la posición del terreno a medir su rugosidad.
3.- Despues utilizan un sistema para evitar el ruido usando lo que me parece medir el promedio de siete medidas y tomar esto como una sola medida.
4.- Para este paso ya es calculada la rugosidad de entrada del sistema, en este punto utilizan cuatro medidas especificas las cuales en su mayoria son un promedio de 120 medidas de la altura del sensor y una entrada de rugosidad del mismo.

Control de velocidad del robot

La finalidad del sistema de control es que el usuario pueda interactuar libremente con el movimiento del robot teniendo el mismo robot la capacidad de protegerse en caso de que pueda sufrir algún daño moviendose en una superficie. Para lograr esto ellos utilizan dos parametros los cuales son los limites que delimitan un rango sobre el cuál puede estar la velocidad de movimiento del carrito. El algoritmo que presentan es el siguiente:

Pseudocódigo:

        Por cada uno de las cuatro parametros de los que se habló en el punto anterio

            Se recalculan los valores minimos y maximos para ese terreno.

            Si el parametro esta fuera del rango prestablecido se amplia el rango de rugosidad

        El rango final es igual a el rango de liso definido al principio y al rango de rugosidad modificado en pasos anteriores

        Despues si el rango final es mayor que cero se aumenta la velocidad, si es menor o igual a cero se disminuye.

        Si el rango de liso es 4 se pone la velocdiad en estado top-speed

        Si el rango de rugosidad es 4 se pone la velocidad en estado de safe-speed

Como se puede observar utilizan muchos rangos para definir si es necesario que sea modificada la velocidad del robot, además de que se utilizan medidas estandar para definir que pasaría si se llega a un estado donde el terreno es peligroso para el robot.

Conclusiones:
La lectura de el trabajo de estas personas me ayudo a entender como funciona un sistema de control profesional y entender mejor como construir sistemas complejos de control por medio de algoritmos mas simples.

Referencias:
http://ieeexplore.ieee.org/ielx5/10495/33250/01570230.pdf?tp=&arnumber=1570230&isnumber=33250