Modelamiento de robot colaborativo Sentinel-V.A

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José Luis Huayanay Villar
Centro de Investigaciones de Villa Automation, Huamanga – Ayacucho, Perú
https://doi.org/10.JICAAT/REV-C.2025.001

Revista JICAAT · Vol. 1 · Núm. 1 · 2026


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Resumen

Se presenta un modelamiento integral del Robot Colaborativo Sentinel-V.A desarrollado por Villa Automation, orientado a aplicaciones agrícolas, civiles y de vigilancia. El trabajo aborda el análisis cinemático y dinámico del sistema, la implementación del control en tiempo continuo y discreto, y su validación experimental mediante microcontrolador Arduino. El sistema incorpora alimentación fotovoltaica, fusión sensorial y estrategias de seguimiento de trayectoria, constituyendo una plataforma base para robótica móvil autónoma.

Palabras clave

Robot colaborativo, Robótica móvil, Seguimiento de trayectoria, Control automático, Automatización.


1. Introducción

El Robot Colaborativo Sentinel-V.A se concibe como una plataforma robótica móvil terrestre orientada a aplicaciones agrícolas, civiles y de vigilancia, cuyo diseño integra principios de robótica colaborativa, automatización y control avanzado.

Desde el punto de vista cinemático, el Sentinel-V.A se modela como un robot de tracción diferencial, donde el movimiento en el plano depende directamente de la velocidad angular de sus ruedas (Ogata, 1998; Katsuhiko, 2011).

El modelamiento dinámico incorpora efectos físicos reales como masa, inercia rotacional, torque de los motores y fuerzas de fricción, permitiendo diseñar controladores más robustos ante perturbaciones externas.

2. Materiales y métodos

Modelamiento eléctrico del motor DC

La fuerza contraelectromotriz depende de la velocidad angular del rotor y de la constante del motor. Aplicando la ley de Kirchhoff se obtiene el modelo eléctrico del sistema (Åström, 2013).

Arquitectura del motor DC
Figura 1. Arquitectura de la armadura del motor DC y tren de engranajes.

Seguimiento de trayectoria

Se implementa odometría mediante sensores encoder acoplados a las ruedas del robot, permitiendo estimar la velocidad angular y la posición del vehículo (Nylamp Electronics, 2020).

Sensor encoder
Figura 2. Sensor encoder para medición de velocidad angular.

3. Resultados y discusión

Los parámetros del modelo fueron obtenidos del fabricante y de pruebas experimentales. Se integró un sistema fotovoltaico para la alimentación del robot móvil.

Parámetros del sistema

ParámetroSímboloValorUnidad
Resistencia del inducidoR2.6Ω
Constante de torqueKt0.00767N·m/A
Relación de engranajesn14-

Conclusiones

El peso estructural del prototipo influye directamente en la autonomía del sistema. Se recomienda optimizar el perfil estructural para mejorar eficiencia energética.

La separación entre la alimentación del sistema de potencia y control garantiza estabilidad eléctrica durante el funcionamiento del robot.

Referencias bibliográficas

  1. Ogata, K. (1998). Ingeniería de control moderno. Prentice Hall.
  2. Åström, K. J., & Wittenmark, B. (2013). Computer-controlled systems.
  3. Gasparetto, A., & Scalera, L. (2019). A brief history of industrial robotics.
  4. Sarmiento Gamboa, K. S. et al. (2016). Planeación de trayectorias.

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