Diseño y simulación de un robot recolector de residuos sólidos utilizando visión artificial en playas de piedras de la ciudad de Lima

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo proveer de una solución a la problemática sanitaria causada por la presencia de botellas de plástico, ubicadas entre las piedras en las playas del departamento de Lima. El robot recolector está diseñado con unas dimensiones de 78.9 cm de largo, 56.6 cm de ancho, 31.4 cm de alto y con la capacidad de recolectar las botellas de plástico de 0.5 a 2 litros de capacidad. El robot está conformado por un robot móvil tipo Rover, un robot manipulador tipo Scara, un sistema de identificación basado en el modelo base “YOLO”, la alimentación de los actuadores, sensores y sistemas; y control maestro-esclavo de los subsistemas electrónicos. La estructura del robot móvil se diseñó con el material de aluminio modelo 6063-T6 que cuenta con una densidad de 2700 kg/m3 y límite elástico de 215 N/mm2 para los tubos y para los conectores se usó la aleación de aluminio EN-AW 1200 que cuenta límite elástico de 25 N/mm2

, en el caso del robot manipulador se diseñó con un material de fibra de carbono modelo T800s que cuenta con una densidad de 1800 kg/m3 y módulo de elasticidad de 23 GPa. Por último, para el sistema de control se utilizó el software “Matlab” donde se desarrolló el control de lazo cerrado PID del robot manipulador y móvil, usando las ecuaciones de cinemática y dinámica y exportando el diseño CAD mediante el complemento “Simscape”. En las seis pruebas llevadas a cabo, cumplió el objetivo de garantizar el correcto funcionamiento del robot recolector. Las piezas de la estructura móvil se sometieron a cargas de 100 N hasta 1000 N, dando como resultados una deformación máxima de 8.398 x10-3 mm y factores de seguridad por encima de 2.7. Se hicieron pruebas con los 5 modelos de la versión 8 de YOLO, logrando mejorar el desempeño de la red convolucional empleada y alcanzando un resultado superior al 0.83 de coincidencia en las pruebas realizadas. Con respecto al sistema de control del robot manipulador y móvil se sometieron a pruebas de trayectorias lineales y circulares para garantizar una precisión aceptable con un error menor al 5% en el desplazamiento. Se recreó un entorno virtual para garantizar el funcionamiento adecuado de los sistemas de forma independiente y entrelazados, se realizaron pruebas de movilidad, identificación y operación logrando resultados óptimos