Diseño y evaluación experimental de estrategias de búsqueda para BattleBots

Abstract

[spa] Un BattleBot es un robot diseñado específicamente para participar en competiciones de combate de robots. Estos robots están equipados con una variedad de armas y sistemas defensivos, y su objetivo principal es incapacitar a los robots oponentes en una arena de combate. Los BattleBots pueden ser autónomos o estar controlados de forma remota por un operador humano. Los BattleBots compiten en torneos donde dos robots luchan entre sí en un enfrentamiento directo. Cada combate tiene una duración limitada y se gana por nocaut, por decisión de los jueces basada en el daño infligido, la agresividad y el control, o por descalificación del oponente. Estos robots se construyen utilizando una combinación de ingeniería mecánica, eléctrica y control, y su diseño se optimiza para maximizar la eficiencia, la potencia y la durabilidad en el entorno de combate. El presente Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo la creación y análisis de un robot BattleBot, enfocándose en su diseño, estudio cinemático y la evaluación de varios métodos de planificación de trayectorias en un entorno conocido y estático, siendo este último punto en el que más se va a profundizar. Inicialmente, se realiza un estudio preliminar del modelo del BattleBot utilizando el método en V, realizando una evaluación básica de sus etapas iniciales, que incluyen la definición de necesidades y la especificación del sistema. A continuación, se desarrolla el análisis cinemático del BattleBot y se modela en Simulink a partir de las ecuaciones de la cinemática directa. Luego se desarrollan diferentes algoritmos de búsqueda de caminos para calcular la trayectoria que debe seguir el robot desde un punto inicial a un punto objetivo, esquivando los obstáculos, en un entorno conocido. Las pruebas realizadas demuestran la eficacia de estos algoritmos. Finalmente, se integra la cinemática del robot con los algoritmos de búsqueda de caminos, verificando la capacidad del BattleBot para seguir la trayectoria calculada mediante el control de la velocidad de sus ruedas.

[eng] A BattleBot is a robot specifically designed to participate in robot combat competitions. These robots are equipped with a variety of weapons and defensive systems, and their main objective is to disable opponent robots in a combat arena. BattleBots can either be autonomous or remotely controlled by a human operator. BattleBots compete in tournaments where two robots fight each other in direct combat. Each match has a limited duration and is won by knockout, judges' decision based on inflicted damage, aggression, and control, or opponent disqualification. These robots are built using a combination of mechanical, electrical, and control engineering, and their design is optimized to maximize efficiency, power, and durability in the combat environment. The aim of this Master's thesis is the creation and analysis of a BattleBot robot, focusing on its design, kinematic study, and evaluation of various path planning methods in a known and static environment, with particular emphasis on the latter. Initially, a preliminary study of the BattleBot model is conducted using the V-model method, performing a basic evaluation of its initial stages, which include defining requirements and system specification. Subsequently, the kinematic analysis of the BattleBot is developed and modeled in Simulink based on direct kinematics equations. Next, different pathfinding algorithms are developed to calculate the trajectory the robot should follow from an initial point to a target point, while avoiding obstacles in a known environment. Tests demonstrate the effectiveness of these algorithms. Finally, the robot's kinematics are integrated with the pathfinding algorithms, verifying the BattleBot's ability to follow the calculated trajectory through control of its wheel speed.