ROBOTS AUTOCONFIGURABLES Laeticia Dos Santos (alu0100208108) Robótica I, Ingeniería Superior en Informática, ULL

Índice

¨  Introducción ¨  Conceptos ¨  Robots Modulares ¨  Clasificación de Arquitecturas ¨  ¿Esto es bueno? ¨  Fallos por solucionar ¨  Ejemplos de Robots Modulares ¨  Aplicaciones practicas ¨  Ejemplos prácticos ¨  Conclusiones ¨  Bibliografía

Introducción

¨  El campo de los robots auto-reconfigurable o sistemas modulares robóticos se ocupa del diseño, fabricación, planificación, movimiento y control de las máquinas autónomas con cinemática y morfología variable.

¨  TRADUCCION: tenemos muchas variables que controlar de manera independiente al separar el robot por partes.

Aclarando Conceptos

q  Generalmente hablar de robots significa: q  Accionamiento convencionales

a través de ordenes o movimientos aprendidos.

q  Detección de situación u objetos.

q  Control.

q  Los auto-configurables realizan todo lo anterior además de: q  Cambiar deliberadamente

reorganizando la conectividad de sus piezas con el fin de adaptarse a nuevas circunstancias.

q  Realizar nuevas tareas, dado que el escenario se modifica.

q  Recuperarse de los daños.

MORFOLOGÍA FIJA MORFOLOGÍA AUTO-CONFIGURABLE

Robots Modulares I

¨  Los Robots modulares se componen generalmente de varios bloques de construcción, con interfaces de conexión uniformes que permiten realizar una transferencia de fuerzas mecánicas, energía eléctrica y la comunicación a través del robot.

¨  Los bloques de construcción modulares a menudo consisten en módulos primarios para que la estructura sea accionada pero en otras ocasiones existen módulos mas específicos y especializados.

Robots Modulares II

¨  Incluso los robots industriales con cambiadores de herramientas pueden ser considerados modulares, pero limitados según el grado en que se auto-reconfigure porque esta muy restringida en c o m p a ra c i ó n c o n l o s a u t é n t i c a m e n t e reconfigurables.

¨  Los robots están compuestos de varias unidades, pero por lo general no se conectan para formar las estructuras físicas más complejas.

Clasificación de Arquitecturas I

ARQUITECTURA CELOSÍA

ARQUITECTURA CADENA /ÁRBOL

ARQUITECTURA MÓVIL

Clasificación de Arquitecturas II

¨  Se pueden clasificar en varios grupos arquitectónicos según su disposición geométrica: ¤  ARQUITECTURA EN CELOSÍA: tiene unidades que están dispuestas y

conectadas de forma tridimensional, como una red cúbica simple o hexagonal. El control y el movimiento se puede ejecutar en paralelo.

¤  ARQUITECTURA EN CADENA O DE ÁRBOL: tiene unidades que están conectados entre sí con una topología de una cadena o de un árbol. Esta cadena o árbol se pueden plegar para llenar el espacio, puede llegar a cualquier punto u orientación del espacio.

¤  ARQUITECTURA MÓVIL: tiene unidades que permiten maniobrar alrededor y además pueden conectarse para formar complejas cadenas, redes o series de pequeños robots que se ejecutan los movimientos coordinados y juntos forman una más grande "virtualizado”. El control de estos módulos pueden ser centralizados o distribuidos y se puede ejecutar en serie o en paralelo.

Otros tipos de Clasificación.

¨  También se pueden clasificar de acuerdo a la forma en que las unidades se desplazan: ¨  RECONFIGURACIÓN DETERMINISTAS: Este tipo de reconfiguración

se basa en unidades móviles y la ubicación exacta de cada unidad se conoce en todo momento o puede ser descubierto y se calcula en tiempo de ejecución, y tiempos de reconfiguración puede ser garantizada.

¨  RECONFIGURACIÓN ESTOCÁSTICO: Este tipo de reconfiguración se basa en unidades que se mueven a través de procesos estadísticos. La ubicación exacta de cada unidad sólo se conoce cuando está conectado a la estructura principal, por lo que permite a la unidad tomar caminos desconocidos para moverse. Los tiempos de reconfiguración se puede garantizar sólo estadísticamente.

¿Esto es bueno?

¨  Aunque pueda parecer que subdividir el trabajo hace que se deba invertir mas dinero y esfuerzo al programarlos de manera independiente, hay tres motivos principales para el diseño modular: ¤  Versatilidad:

¤  Cambio de un robot piernas a un robot serpiente y luego a un robot móvil. ¤  Robustez:

¤  cambiar pequeñas piezas antes que una muy grande

¤  Bajo Coste: ¤  Así una amplia gama de máquinas complejas se pueden crear a partir de un conjunto de módulos, el ahorro de costes mediante la

reutilización y la generalidad del sistema.

Fallos aun sin solucionar.

¤  Los grados de libertad añadidos hacen que los robots modulares sean más versátiles en sus capacidades potenciales, pero debemos tener en cuenta las acciones de: n  Compensación y el aumento de mecánica. n  Complejidad computacional.

¤  En consecuencia, la ventaja de modular robótica es sólo aparente por el momento.

Ejemplos de Robots Modulares

¨  PolyBot G3: ¤  Creado en 1998 por PARC.

¤  Un grado de libertad en el espacio por modulo.

¤  Arquitectura de árbol.

Ejemplos de Robots Modulares

¨  S-Bot: ¤  Creado en 2003 por EPFL.

¤  Tres grados de libertad en el plano por modulo.

¤  Arquitectura móvil.

Ejemplos de Robots Modulares

¨  MTRAN3: ¤  Creado en 2005 por AIST.

¤  Dos grados de libertad en el espacio por modulo.

¤  Arquitectura en celosía.

Aplicaciones Practicas

¨  Exploración espacial: ¤ Requiere de robots autosostenibles capaces de

enfrentarse a situaciones imprevistas.

¤ Los sistemas modulares pueden resolver problemas desconocidos debido a su gran adaptabilidad.

¤ Los costes asociados al lanzamiento de un robot se ven abaratados al reducir la masa/volumen del robot a enviar al espacio.

Aplicaciones Practicas

¨  Cubo multiusos ¤ Se trata de un cubo que contiene múltiples módulos.

¤ Al recibir una tarea, los módulos del cubo se reconfiguran y pasan a adoptar la morfología que mejor se ajuste al desempeño de su labor.

¤ Al terminar, los módulos regresan al cubo y se desensamblan, a la espera de nuevas instrucciones.

Ejemplos prácticos

¨  Bookshelf Swarmroid ¤ https://www.youtube.com/watch?v=M2nn1X9Xlps

¨  Modular Robot ¤ https://www.youtube.com/watch?v=v6W-sEpJEqY

¨  Self-Repairing Robot ¤ https://www.youtube.com/watch?v=uIn-sMq8-Ls

Conclusión

¨  Los sistemas modulares autoconfigurables pueden aportar avances significativos en el campo de la robótica.

¨  Su gran versatilidad y robustez, unido a su bajo coste, pueden llevar a un cambio radical en las tecnologías de automatización.

¨  A pesar de todo lo conseguido, aun quedan muchos retos por superar.

Ruegos y preguntas

Bibliografía

¨  Modular Self-Reconfigurable Robots, Mark Yim et al., IEEE Robotics & Automaton Magazine, May 2007 Issue.

¨  http://en.wikipedia.org/wiki/Self-reconfiguring_modular_robot

¨  http://www2.parc.com/spl/projects/modrobots/polybot/g3.html

¨  http://www.swarm-bots.org/

¨  http://unit.aist.go.jp/is/frrg/dsysd/mtran3/mtran3.htm