Monitoreo del nivel de energía de un robot agrícola para retorno a un centro de carga

Abstract

La autonomía efectiva de un robot agrícola terrestre depende de estimar con precisión su estado de carga y de navegar con alta exactitud; esta tesis diseña e integra un sistema SoC + LoRa + Pixhawk/RTK que habilita retornos automáticos confiables con desempeño centimétrico en campo. Se implementó un subsistema de monitoreo energético que mide voltaje y corriente, estima el estado de carga mediante conteo de Coulomb y transmite los datos por LoRa a una estación base para activar alertas y órdenes de retorno. El sensado y el algoritmo de estimación se calibraron y validaron frente a referencias externas, asegurando estabilidad y trazabilidad para la toma de decisiones. En navegación, el robot se instrumentó con la controladora de vuelo Pixhawk y un receptor GNSS Here3+ con corrección RTK; el desempeño se evaluó en un tramo recto de 25 m, registrando el error lateral cada 0.5 m durante 10 repeticiones con controladores PID sintonizados en campo. El seguimiento a lo largo de la ruta fue centimétrico (MAE = 0.17 m; P50(|e|) = 0.190 m; P95(|e|) = 0.245 m), con baja dispersión entre recorridos. La aproximación final al objetivo se identificó como la etapa limitante del sistema, asociada a la relación entre velocidad de llegada, radio de aceptación y densidad de puntos de ruta próximos al objetivo. Se proponen ajustes de desaceleración progresiva en los últimos metros, reducción de ganancias del controlador o conmutación a regulación de posición a baja velocidad, mayor densidad de puntos de ruta cerca del objetivo y ajuste del radio de aceptación al espacio de frenado. En conjunto, la arquitectura SoC + LoRa + Pixhawk/RTK demuestra viabilidad operativa para retorno autónomo y tareas con tolerancias centimétricas en campo.