Control y navegación semi-autónoma de un robot subacuático para la inspección de entornos desconocidos

Abstract

En este trabajo de tesis doctoral se plantea el diseño y desarrollo de un sistema de control y guiado para la navegación semi-autónoma con el pequeño vehículo subacuatico no tripulado Unmanned Underwater Vehicle (UUV) llamado Snorkel, el cual tiene por objetivo la inspección científica en un entorno desconocido y remoto. El sistema de navegación semi-autónoma persigue la realización de diferentes tareas: reconstrucción del entorno, seguimiento de paredes y objetos, navegación en cuevas, realización de maniobras de estabilización y la ayuda a la teleoperación en presencia de corrientes de agua o perturbaciones. La navegación con el vehículo subacuático se realizara con la información de carácter local proporcionada por un Looking Forward Sonar (LFS), dadas las dificultades intrínsecas a los sistemas de posicionamiento global en entornos desconocidos y abruptos. El tipo de navegación condicional la arquitectura de control seleccionada, que se basa en tres controladores encadenados dedicados al control del sistema de propulsión y de la variables cinemáticas, y a llevar a cabo el guiado del vehículo. El objetivo de estas tareas es generalizar la dinámica de la planta para los controladores de superior nivel jerárquico. La arquitectura de control presenta un comportamiento adaptativo y robusto, que permite trabajar con una información mínima de la planta y en presencia de perturbaciones tanto internas como externas. Como principal aportación de esta tesis cabe destacar el seño e implementación práctica del controlador de variables cinemáticas. El controlador se basa en la teoría de control en modo deslizante adaptativo borroso. Su capacidad de adaptación es proporcionada por distintos estimadores borrosos, habiendo sido aplicado pro primera vez en un vehículo subacuatico en esta tesis. Adicionalmente el controlador exhibe y aglutina las ventajas de sistemas adaptativos y robustos. Esto asegura la estabilidad del proceso de adaptación y el seguimiento de los valores de las consignas. Resultados de simulación con modelos teóricos del vehículo Snorkel y algunos resultados prácticos usándole vehículo real son presentados para mostrar las prestaciones de los controladores. Para finalizar cabria destacar que se ha diseñado y construido la arquitectura electrónica de control y sensorial del vehículo Snorkel.