Simulación y diseño del prototipo de un vehículo autobalanceado.

Abstract

Enlos últimos tiempos la implementación de los vehículos de transporte unipersonal ha ido en aumento en la sociedad. Su sencillez y flexibilidad de uso hacen de ellos incluso una mejor opción que los coches o las motocicletaspara desplazamientos cortos, además detener a su favor unmenor consumo respecto a estosúltimosparaun mismo viaje. Entre los transportes unipersonales, el vehículo unipersonal autobalanceadotipo segwayes el más común de ellos. Este tipode vehículoconsiste en una plataformacon una o dos ruedas que permite a su usuario desplazarse hacia la dirección en la que inclinesu peso, manteniéndolo a su vezequilibrado en una posición vertical. Esteproyectose centraen elanálisistecnológicoy del mercadode este tipo de transportes, para posteriormenterealizar unestudio detalladoa través del diseño de un prototipo simplificado y su posterior simulación de funcionamiento haciendo especial hincapié en el sistema de equilibrado del usuario. El objetivo principal de este proyecto es quemediante los conocimientos adquiridos en este campose diseñeunprototipo quepueda llegar a servir como modelo de aprendizaje paraesta clase devehículos detransporte.Con tal dediseñar el prototipo,en primer lugarse ha estudiado los vehículos unipersonales autobalanceadosexistentes en el mercadopara posteriormente proponer un vehículosencillocon el menor número de componentesposibles,reduciendo así su complejidada la vez querespectando en todo momento las funcionalidades principalesde un vehículo autobalanceado.Con este propósitose ha optado por diseñar un prototipo propulsado por 2 motores huby evitando asíel uso de engranajes complejos para la transmisión.Con el fin de analizar el vehículo, a partir del planteamiento de las ecuaciones del problema matemático del vehículose realiza una simulación de funcionamiento.Posteriormenteserepresentaenuna hoja de cálculo la solucióndel equilibrado del sistemamediante el diseño de un controlador PID. Siguiendo el mismo proceder,se realiza una simulación del consumo del prototipo en llano para determinar la autonomía teórica del vehículo.Paralelamentese diseña,medianteel programade diseño asistido por ordenador SolidWorks 2018, un concepto de prototipo a partir de la unión de piezassencillascon la clara intención de facilitar su entendimiento así como su futurible construcción. A continuación,se realizaun estudio de la base con elementos finitos para comprobar que el diseño puedesoportar las cargas de trabajo.