sistemas multi-robot

58
Nombre Escriba el título aquí 1 1 Sistemas Sistemas Multi Multi- Robot Robot Sistema formado por dos o más robots que Sistema formado por dos o más robots que comparten un espacio de trabajo común. comparten un espacio de trabajo común. 2 Célula de Mecanizado del Cárter Célula de Mecanizado del Cárter Kxx Kxx FASA FASA-Renault, Factoría de Motores Renault, Factoría de Motores -Valladolid Valladolid Cortesía de Renault Cortesía de Renault - Valladolid Valladolid Célula de Ensamblado Célula de Ensamblado Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática ETSII ETSII - Universidad de Valladolid Universidad de Valladolid Sistemas Sistemas Multi Multi- Robot Robot

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Page 1: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 1

1

SistemasSistemas MultiMulti--RobotRobot

Sistema formado por dos o más robots que Sistema formado por dos o más robots que comparten un espacio de trabajo común.comparten un espacio de trabajo común.

2

Célula de Mecanizado del Cárter Célula de Mecanizado del Cárter KxxKxxFASAFASA--Renault, Factoría de Motores Renault, Factoría de Motores --ValladolidValladolid

Cortesía de Renault Cortesía de Renault -- ValladolidValladolid

Célula de EnsambladoCélula de EnsambladoDepartamento de Ingeniería de Sistemas y AutomáticaDepartamento de Ingeniería de Sistemas y Automática

ETSII ETSII -- Universidad de ValladolidUniversidad de Valladolid

SistemasSistemas MultiMulti--RobotRobot

Page 2: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 2

3

Descripción del sistema Descripción del sistema MultiMulti--robotrobot

3 ROBOTS.

4 ÁREAS DE TRABAJO.

Representativo de la complejidad de situaciones que pueden plantearse y que permiten que la metodología y resultados sean válidos y puedan aplicarse a otros sistemas. El estudio es válido independientemente del control y planificación de tareas que se emplee.

4

Descripción del sistema Descripción del sistema MultiMulti--robotrobot

Proyección de volúmenes de trabajo

Page 3: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 3

5

Descripción del sistema Descripción del sistema MultiMulti--robotrobotVersatilidad

R = ROBOTP = PLATAFORMA

6

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

–– ii representa el número de robotsnúmero de robots operativos, i∈{1, 2, 3}.

–– jj representa el número de plataformasnúmero de plataformas operativas, j∈{1, 2, 3, 4}.

–– kk representa la particularidad asociada a las configuraciones ij en las que existen dos alternativas. k∈{∅, a, b}

La distinción entre aa y bb hace referencia a si la configuración ijincluye más o menos plataformas operativas comunesplataformas operativas comunes a los robots.

ijkNomenclatura

Page 4: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 4

7

Configuración 1111– 1 ROBOT– 1 PLATAFORMA

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

8

Configuración 3434– 3 ROBOTS– 4 PLATAFORMAS

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

Page 5: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 5

9

Configuración 23a23a– 2 ROBOTS– 3 PLATAFORMAS (2 comunes)

Configuración 23b23b– 2 ROBOTS– 3 PLATAFORMAS (1 común)

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

10

Número de ROBOTSNúmero de ROBOTS

Número de PLATAFORMASNúmero de PLATAFORMASConfiguraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

Page 6: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 6

11

34

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

12

33a 33b

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

Page 7: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 7

13

32a 32b

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

14

31

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

Page 8: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 8

15

24

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

16

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

23a 23b

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

Page 9: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 9

17

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

22a 22b

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

18

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

21

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

Page 10: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 10

19

13

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

20

12

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

Page 11: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 11

21

11

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

R = ROBOTR = ROBOTP = PLATAFORMAP = PLATAFORMA

22

cambio de configuracióncambio de configuraciónmediante adición o eliminación de mediante adición o eliminación de un recurso (plataforma o robot). un recurso (plataforma o robot).

11

21

22b

32b

33b

34

Se puede añadir o eliminar más Se puede añadir o eliminar más de un recurso simultáneamente.de un recurso simultáneamente.

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

Page 12: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 12

23

cambio de configuracióncambio de configuraciónmediante adición o eliminación de mediante adición o eliminación de un recurso (plataforma o robot). un recurso (plataforma o robot).

Se puede añadir o eliminar más Se puede añadir o eliminar más de un recurso simultáneamente.de un recurso simultáneamente.

23a

34

Configuraciones BásicasConfiguraciones Básicas

24

Tareas y Tareas y subtareassubtareas

Conjunto de operacionesConjunto de operaciones que ejecutan los robots y son necesarias para obtener un producto acabado en el Sistema Multi-robot.

Tarea:Tarea:

Actividad atómica realizada por un robot sobre un producto situado en una plataforma.

Operación:Operación:

Page 13: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 13

25

Tareas y Tareas y subtareassubtareasUna tarea puede dividirse en N subtareas agrupando operaciones atómicas. Cada subtarea será asignada a cualquier robot que tenga acceso a la plataforma que alberga el producto.

Subtarea:Subtarea:

26

Modo de funcionamiento:Modo de funcionamiento:

Forma en que las subtareas que constituyen una tarea

pueden ser ejecutadas por los robots :

• Subtarea única (no división de tarea)

• Con un orden de precedencia (en serie)

• Sin restricciones de precedencia (en paralelo)• Con restricción parcial de precedencia

(segmentadas en serie-paralelo)

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

Page 14: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 14

27

Cada subtarea se divide en dos partes :

SubtareasSubtareassegmentadas segmentadas en serieen serie--paraleloparalelo

tiempoRobot X

X ∈ {1,2,3}

PARTE PREPARATORIAPARTE PREPARATORIA

PARTE DIRECTAPARTE DIRECTA

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

28

tiempo

Robot X

Robot YX,Y ∈ {1,2,3} X≠Y

PARTES PREPARATORIAS

PARTES DIRECTAS

• En las partes preparatorias no existe interferencia entre los robots (cambio de útiles, acceso a elementos de ensamblaje, etc.), y son necesarias para la realización de las partes directas sobre el producto.

• Las partes directas NO pueden realizarse en paralelo. Se considera una restricción de precedencia.

Modo Modo segmentadosegmentado en serieen serie--paralelo o paralelo o pipelinepipeline

Page 15: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 15

29

tiempo

Robot X

Robot YX,Y ∈ {1,2,3} X≠Y

PARTES PREPARATORIAS

PARTES DIRECTAS

• Se llama tiempo muerto al que transcurre entre el final de la parte preparatoria y el inicio de la directa. Es un bloqueo que puede sufrir un robot debido a que otro no ha finalizado la parte directa precedente.

TIEMPO MUERTOTIEMPO MUERTO

{

Modo Modo segmentadosegmentado en serieen serie--paralelo o paralelo o pipelinepipeline

30

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

•• Subtarea única.Subtarea única.• Subtareas secuenciales en serie.• Subtareas segmentadas en serie-paralelo.• Subtareas en paralelo.

tiempoRobot X

X∈{1,2,3}

SUBTAREA

Page 16: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 16

31

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

• Subtarea única.

•• Subtareas secuenciales en serie.Subtareas secuenciales en serie.• Subtareas segmentadas en serie-paralelo.• Subtareas en paralelo.

tiempoRobot X

X∈{1,2,3}

SUBTAREAS

32

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

• Subtarea única.

•• Subtareas secuenciales en serie.Subtareas secuenciales en serie.• Subtareas segmentadas en serie-paralelo.• Subtareas en paralelo.

tiempo

Robot X

Robot YX,Y ∈ {1,2,3} X≠Y

SUBTAREAS

Page 17: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 17

33

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

• Subtarea única.• Subtareas secuenciales en serie.

•• Subtareas segmentadas en serieSubtareas segmentadas en serie--paraleloparalelo..• Subtareas en paralelo.

tiempo

Robot X

Robot YX,Y ∈ {1,2,3} X≠Y

PARTES PREPARATORIAS

PARTES DIRECTAS

34

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

• Subtarea única.• Subtareas secuenciales en serie.• Subtareas segmentadas en serie-paralelo.

•• Subtareas en paralelo.Subtareas en paralelo.

tiempo

Robot X

Robot YX,Y ∈ {1,2,3} X≠Y

SUBTAREAS

Page 18: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 18

35

ijkijkll

23a

Modos de FuncionamientoModos de Funcionamiento

l representa la división o no de la división o no de la tareatarea asociada a las plataformas de acceso exclusivo en N subtareas.

l∈{∅, a, b}.

La distinción entre a y b hace referencia a si en la configuración ijk se considera subtarea subtarea única o división en subtareas en la única o división en subtareas en la plataforma exclusiva.plataforma exclusiva.

Nomenclatura:

23aasubtarea

única

23abN

subtareas

36

Modelado del SMR mediante redes de Petri.– Configuraciones básicas y modos de funcionamiento.– Modelo del ciclo de producción en plataforma (pieza).– Modelo del ciclo de recurso (robot).

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativoMetodologíaMetodología

Verificación de la vivacidad y la limitación medianteinvariantes de disparo y de marcado:– Vivacidad: ausencia de bloqueos.– Limitación: número de estados limitado.

Ampliación de los modelos incluyendo aspectos:– Mantenimiento.– Fallos en los recursos (robots).

Page 19: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 19

37

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

Actividades o recursos

Eventos: inicios y finales de las actividades

InterpretaciónInterpretación

38

Plataforma libre

Carga (C)

Pieza en bruto

Descarga (D)

SubtareaInicio (I)Ejecución (X)

Pieza acabada

Ciclo de producción en plataforma (pieza)Ciclo de producción en plataforma (pieza)

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

Page 20: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 20

39

Ciclo de recurso (robot)Ciclo de recurso (robot)

Subtarea

Inicio (I)Ejecución (X)

Robot libre

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

40

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

Robot libre

Plataforma libre

Subtarea

Pieza en brutoPieza acabada

CD

IX

1 Robot 1 Plataforma1 Robot 1 Plataforma

Page 21: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 21

41

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

CD

Ia

Ib

Xa

Xb

Plataforma libre

Subtareaa

Subtareab

Pieza en bruto

Pieza acabada

RobotaRobotba, b ∈{1,2,3}; a≠b

SubtareaSubtarea ÚNICAÚNICA

2 Robots 1 Plataforma2 Robots 1 Plataforma

42

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

2 Robots 4 Plataformas2 Robots 4 Plataformas

SubtareaSubtarea ÚNICAÚNICA

P 1 R1R3

P 2

P 4

P 3

Page 22: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 22

43

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

CD

Ia

Ib

Xa

Xb

Plataforma libre

Subtareaa

Subtareab

Subtareaspendientes

Pieza acabada

RobotaRobotba, b ∈{1,2,3}; a≠b

SubtareasSubtareas en SERIEen SERIE

T

Subtareasacabadas

N

N

2 Robots 1 Plataforma2 Robots 1 Plataforma

44

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

2 Robots 3 Plataformas (23b)2 Robots 3 Plataformas (23b)

P 1 R1R3 P 3

P 2

SubtareasSubtareas en SERIEen SERIE

Page 23: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 23

45

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

CD

Ia

Ib

Xa

Xb

Plataforma libre

Subtareaa

Subtareab

Subtareaspendientes

Pieza acabada

RobotaRobotba, b ∈{1,2,3}; a≠b

T

Subtareasacabadas

N

N

SubtareasSubtareas en PARALELOen PARALELO

2 Robots 1 Plataforma2 Robots 1 Plataforma

46

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

2 Robots 3 Plataformas (23a)2 Robots 3 Plataformas (23a)

R1R3 P 3

SubtareasSubtareas en PARALELOen PARALELOP 2

P4

Page 24: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 24

47

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativoSubtareasSubtareas SEGMENTADASSEGMENTADAS

a, b ∈{1,2,3}; a≠b

Plataforma libre

C

DPieza

acabada

Robota Robotb

PARTES PREPARATORIAS

PARTES DIRECTAS

tiempo

Robot a

Robot b

A C

B D

2 Robots 1 Plataforma2 Robots 1 Plataforma

48

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

C

DPlataforma libre

Subtareaspendientes

Pieza acabadaa, b ∈{1,2,3}; a≠b

Plataforma ocupada

N

Ib

Ia

Inicial

Primera subtarea

SubtareasSubtareas SEGMENTADAS: SEGMENTADAS: CARGA/DESCARGACARGA/DESCARGA

tiempo

Robot a

Robot b

A C

B D

Page 25: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 25

49

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

a, b ∈{1,2,3}; a≠b

Inicio Ab

Parte Preparatoriab

Final Ab

Sincronización Cb

Final Cb

Parte Directab

Inicio Aa

Parte Preparatoriaa

Final Aa

Sincronización Ca

Final Ca

Parte Directaa

Aa acabada Ab acabada

SubtareasSubtareas SEGMENTADAS: SEGMENTADAS: SUBTAREA ACSUBTAREA AC

tiempo

Robot a

Robot b

A C

B D

50

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

a, b ∈{1,2,3}; a≠b

Ib

Ia

Inicio Aa Inicio Ab Inicio Ba Inicio Bb

Aa Ab Ba Bb

Final Aa Final Ab Final Ba

Final BbTurno A Turno B

SubtareasSubtareas SEGMENTADAS: SEGMENTADAS: PARTES PREPARATORIASPARTES PREPARATORIAS

tiempo

Robot a

Robot b

A C

B D

Page 26: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 26

51

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

a, b ∈{1,2,3}; a≠b

Sinc. Aa Sinc. Ab Sinc. Ba Sinc. Bb

Ca Cb Da Db

Final Ca Final Cb Final Da Final Db

Turno D

Turno C

Final AC Final BD

Pieza acabada

Aa acabada Ab acabada Ba acabada Bb acabada

SubtareasSubtareas SEGMENTADAS: SEGMENTADAS: PARTES DIRECTASPARTES DIRECTAS

tiempo

Robot a

Robot b

A C

B D

52

Modelos. Análisis cualitativoModelos. Análisis cualitativo

2 Robots 4 Plataformas2 Robots 4 Plataformas

P 1 R1R3 P 3

P 2

P 4

SubtareasSubtareas SEGMENTADASSEGMENTADAS

Page 27: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 27

53

Mantenimiento y FallosMantenimiento y Fallos

Se ha incluido en los modelos la influencia de fallos y mantenimiento sobre los robots.

Estudio más realista del SMR.

54

MantenimientoMantenimiento

Conjunto de acciones que permiten mantener o restablecer un bien en un estado específico o para asegurar un servicio determinado [Bouc99].

MantenimientoMantenimiento

Mantenimiento PreventivoMantenimiento Preventivo

Intervenciones (reparación, ajuste o sustitución) efectuadas con intención de reducir la probabilidad de fallo [Bouc99].

Operaciones periódicas en los robots que puede incluir limpieza, lubricación (ejes cojinetes, rodamientos y otras partes de contacto) y comprobación rutinaria del estados de las partes móviles, de los sistemas de alimentación y de comunicaciones.

Page 28: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 28

55

FallosFallosFuncionamiento incorrecto, insuficiente, inadecuado o insatisfactorio.

Se produce un fallo cuando el sistema no actúa de acuerdo con las especificaciones.

FalloFallo

(según su gravedad y la forma de actuar ante los fallos)Tipos de FallosTipos de Fallos

poca gravedad y se puede concluir la subtarea(Por ejemplo, calentamiento de la herramienta o del líquido de engrase).

grave y se debe detener inmediatamente la subtarea (Por ejemplo, rotura de la herramienta, corte del suministro eléctrico o disparo de la protección eléctrica de un motor).

Fallo Fallo SoftSoft

Fallo Fallo HardHard

56

Mantenimiento y FallosMantenimiento y Fallos

1 Robot 1 Plataforma1 Robot 1 Plataforma

Page 29: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 29

57

MantenimientoMantenimiento

Robot a mantenimiento

Turno R1 Turno R2 Turno R3

tR1 tR2 tR3

MR1 MR2 MR3

TurnosTurnos

58

Ciclo de MantenimientoCiclo de MantenimientoTurno Rx

MantenimientoMantenimiento

t Rx

Robotx a mantenimiento

Robotx en mantenimiento

Robotx libre

m Rx

Mantenimiento de Robotx

τ

Robot a mantenimiento

Espera mantenimiento

x ∈{1,2,3}

Page 30: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 30

59

Ciclo de Fallo Ciclo de Fallo SoftSoftFallos Fallos SoftSoft

Robotx sin fallo

Robotx

Subtarea

I

X

C

D

Pieza en bruto

Pieza acabada

Plataforma libre

Robotx en fallo soft

Robotx en reparación

Reparación

Inicio reparación

FRx

x ∈{1,2,3}

60

Ciclo de Fallo Ciclo de Fallo HardHardFallos Fallos HardHard

Robotx

Subtarea

I

X

C

D

Pieza en bruto

Pieza acabada

Plataforma libre

Robotx en reparación

Reparación FRx

Robotx sin fallo

x ∈{1,2,3}

Page 31: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 31

61

Robot libre

Plataforma libre

Subtarea

Pieza en bruto

Pieza acabada

CD

IX

Actividades básicasActividades básicasCarga de la plataforma Carga de la plataforma jj (C(Cjj))

Incluye el transporte desde fuera del sistema de la pieza correspondiente hasta el SMR y su presentación en la plataforma.

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Descarga de la plataforma Descarga de la plataforma jj (D(Djj))Incluye las operaciones necesarias para dejar la pataforma preparada para recibir una nueva pieza.

62

Robot libre

Plataforma libre

Subtarea

Pieza en bruto

Pieza acabada

CD

IX

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Actividades básicasActividades básicasInicio de tarea en la plataforma Inicio de tarea en la plataforma j j por el robotpor el robot ii (I(Iijij))Incluye el tiempo consumido asociado a toma de decisiones, comunicaciones, cambio de herramientas y/o componentes, etc, necesarios para el desarrollo de la tarea.Inmediato o temporizado.Inmediato o temporizado.

Ejecución de subtarea en la Ejecución de subtarea en la plataforma plataforma j j por el robotpor el robot ii (X(Xijij))

Page 32: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 32

63

Tiempo de cicloTiempo de ciclo de producción sobre una plataforma de producción sobre una plataforma j j por por un robot un robot ii (T(Tijij))

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

jijijjij DXICT +++=

{ }4,3,2,1∈j{ }3,2,1∈i

Robot libre

Plataforma libre

Subtarea

Pieza en bruto

Pieza acabada

CD

IX

64

Indice que relaciona la interacción de los robots con el sistema de manutención de piezas

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoFactor de ocupaciónFactor de ocupación asociado a la plataforma asociado a la plataforma j j y al robot y al robot ii ((ββijij))

Robot libre

Plataforma libre

Subtarea

Pieza en bruto

Pieza acabada

CD

IX

jijijj

ijij DXIC

X+++

{ }4,3,2,1∈j{ }3,2,1∈i

Page 33: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 33

65

Funciones ObjetivoFunciones Objetivo

Utilización de robotUtilización de robot

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

El rendimiento de la plataforma i coincide con la frecuencia de disparo de su transición de descarga, D

Rendimiento o tasa de producción Rendimiento o tasa de producción

∑∈

==ij AMj

jiii wf:

γη ∑=

=4

1iiηη

)1(1 =−= libreRobotprobσ ∑=

=3

1jjσσ

Robot libre

Plataforma libre

SubtareaPieza en

brutoPieza

acabada

CD

IX

66

Resultados del análisisResultados del análisis

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Page 34: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 34

67

• Influencia de la duraciónduración de las subtareas.

• Influencia del númeronúmero de subtareas.

• Influencia de los modos de modos de funcionamientofuncionamiento, configuracionesconfiguraciones, grado de interferenciagrado de interferencia y mantenimiento y fallosmantenimiento y fallos.

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

68

Influencia de la duración de las subtareasInfluencia de la duración de las subtareas

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Page 35: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 35

69

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

La tarea completa se divide en NN subtareas de igual y/o distinta duración.

Caso presentado:

Configuración formada por 2 robots y 3 plataformas, una común (23b). Modo de funcionamiento serie.

Influencia de la duración Influencia de la duración de de subtareassubtareas

70

∑=

=N

iiaX

1

... Subtarea 1

Plataforma libre

CD

Pieza en bruto

Pieza acabada

Robotc

Robotb

Subtarea N a1aN

Robots: b, c ∈{1,2,3}; b≠c

N = número de subtareas en serie

ai = duración de la subtarea i

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoInfluencia de la duración Influencia de la duración de de subtareassubtareas

Page 36: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 36

71

∑=

=N

iiaX

1Robots: b, c ∈{1,2,3}; b≠c

N = número de subtareas en paralelo

ai = duración de la subtarea iRobotb

...

Subtarea 1

Plataforma libre

CD

N

Subtareasacabadas

Robotc

Subtarea N

a1

aN

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoInfluencia de la duración Influencia de la duración de de subtareassubtareas

72

Para una duración dada de una tarea, X, dividida en N subtareas, el rendimiento máximo se produce cuando la duración está equilibrada: X/N.

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoInfluencia de la duración Influencia de la duración de de subtareassubtareas

Resultado:Resultado:

Page 37: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 37

73

01

23

45

67

8 0

2

4

6

8

0.2056

0.2058

0.206

0.2062

0.2064

0.2066

0.2068

0.207

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoInfluencia de la duración Influencia de la duración de de subtareassubtareas

2 Robots y 3 Plataformas (una común) (23b)

Modo SERIEN=3X=a1+ a2+ a3

a2

a1

η

74

2 4 6 8 10 12 14 16

2

4

6

8

10

12

14

16

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoInfluencia de la duración Influencia de la duración de de subtareassubtareas

a1

a2

2 Robots y 3 Plataformas (una común) (23b)

Modo SERIEN=3X=a1+ a2+ a3

Page 38: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 38

75

Influencia del número de subtareas (Influencia del número de subtareas (NN))

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

76

Influencia del número de subtareas (Influencia del número de subtareas (NN))

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

La tarea completa se divide en NN subtareas de igual duración.

Casos presentados: (modos segmentado y paralelo)

Configuración formada por 2 robots y 1 plataforma (21).

Configuración formada por 2 robots y 2 plataformas comunes (22a).

Page 39: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 39

77

Para una duración dada de una tarea, X, dividida en N subtareas iguales, el rendimiento máximo se produce para un valor de N pequeño.

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Resultado:Resultado:

Influencia del número de subtareas (Influencia del número de subtareas (NN))

78

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

B eta= 0.42 (pipeline)B eta= 0.63 B eta= 0.42 (paralelo)B eta= 0.63

Configuración formada por 2 Robots y 1 Plataformaη

N

Page 40: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 40

79

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500.18

0.2

0.22

0.24

0.26

0.28

0.3

0.32

0.34

0.36

Beta=0.42 (pipeline)Beta=0.63 Beta=0.42 (paralelo)Beta=0.63

η

N

Configuración 2 Robots y 2 Plataformas (comunes)

80

Influencia de los según modos de Influencia de los según modos de funcionamiento, configuraciones, grado funcionamiento, configuraciones, grado de interferencia y mantenimiento y fallos.de interferencia y mantenimiento y fallos.

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Page 41: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 41

81

Modos de funcionamientoModos de funcionamientoC

onfig

urac

ione

sC

onfig

urac

ione

s

SUBTAREA ÚNICA (I=0)SUBTAREA ÚNICA (I=0)SUBTAREA ÚNICA (I>0)SUBTAREA ÚNICA (I>0)SERIESERIE SEGMENTADOSEGMENTADOPARALELOPARALELO

1111

3434

82

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Según los modos de funcionamientomodos de funcionamiento

Según las configuracionesconfiguraciones

Según el grado de interferenciagrado de interferencia

Con fallos y mantenimientofallos y mantenimiento

Page 42: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 42

83

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Análisis según los modos de funcionamientoAnálisis según los modos de funcionamiento

84

Modos de funcionamientoModos de funcionamiento

Con

figur

acio

nes

Con

figur

acio

nes

SUBTAREA ÚNICA (I=0)SUBTAREA ÚNICA (I=0)

11

Page 43: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 43

85

Modo de funcionamiento Subtarea ÚNICA

•Tiempo de inicio NULO

•Rendimientos totales (η) en función del factor de ocupación (β)

tiempoRobot X

86

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2Modo subtarea única. Rendimientos totales

β

η

0.5

Page 44: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 44

87

Modo de funcionamiento Subtarea ÚNICA

•Tiempo de inicio NULO

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 1 robot y 1 plataforma (η/ η11) en función del factor de ocupación (β)

tiempoRobot X

88

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 11

1.5

2

2.5

3

3.5

4Modo subtarea única. Rendimientos relativos

β

η/ η11

Page 45: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 45

89

Modos de funcionamientoModos de funcionamientoC

onfig

urac

ione

sC

onfig

urac

ione

s

PARALELOPARALELO

11

90

Modo de funcionamiento PARALELO

•Número de subtareas (N) = 4

•Rendimientos totales (η) en función del factor de ocupación (β)

tiempo

Robot X

Robot Y

Page 46: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 46

91

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2Modo paralelo. Rendimientos totales

β

η

92

Modo de funcionamiento PARALELO

•Número de subtareas (N) = 4

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 1 robot y 1 plataforma (η/ η11) en función del factor de ocupación (β)

tiempo

Robot X

Robot Y

Page 47: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 47

93

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5Modo paralelo. Rendimientos relativos

β

η/ η11

94

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Análisis de configuracionesAnálisis de configuraciones

Page 48: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 48

95

Modos de funcionamientoModos de funcionamientoC

onfig

urac

ione

sC

onfig

urac

ione

s22a22a

96

Configuración 2 ROBOTS y 2 PLATAFORMAS (COMUNES)

•Rendimientos totales (η) en función del factor de ocupación (β)

Page 49: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 49

97

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

12 Robots y 2 plataformas (comunes). Rendimientos totales

β

η

98

Configuración 2 ROBOTS y 2 PLATAFORMAS (COMUNES)

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 1 robot y 1 plataforma (η/η11) en función del factor de ocupación (β)

Page 50: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 50

99

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 11.6

1.7

1.8

1.9

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.52 Robots y 2 plataformas (comunes). Rendimientos relativos

β

η/ η11

100

Modos de funcionamientoModos de funcionamiento

Con

figur

acio

nes

Con

figur

acio

nes

22b22b

Page 51: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 51

101

Configuración 2 ROBOTS y 2 PLATAFORMAS (UNA EXCLUSIVA)

•Modo SEGMENTADO

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 2 robots y 2 plataformas (una exclusiva) (η/η22b) en función del factor de ocupación (β)

102

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

2 Robots y 2 plataformas (una exclusiva). Rendimientos relativos

β

η/ η22b

22ba22bb

Page 52: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 52

103

Configuración 2 ROBOTS y 2 PLATAFORMAS (COMUNES)

•Modo PARALELO

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 2 robots y 2 plataformas (una exclusiva) (η/η22b) en función del factor de ocupación (β)

104

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.94

0.96

0.98

1

1.02

1.04

1.06

1.08

1.1

1.122 Robots y 2 plataformas (una exclusiva). Rendimientos relativos

β

η/ η22b

Page 53: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 53

105

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Análisis con grado de interferenciaAnálisis con grado de interferencia

106

a, b ∈{1,2,3}; a≠b2 Robots 1 PlataformaSubtareas en paralelo

Subtareaspendientes

CD

Ia

Ib

Xa

Xb

Plataforma libre

Subtareaa

Subtareab

Pieza acabada

Robotb

T

Subtareasacabadas

N

N

Robota

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoGrado de interferencia (V)Grado de interferencia (V)

–Parámetro dependiente de marcado.–Interferencia entre robots en operaciones simultáneas sobre una plataforma.

⎪⎩

⎪⎨

⎧ +=

NXsino

NVXentoncesSubtareaSi

Xb

a

)1(1:

⎪⎩

⎪⎨

⎧ +=

NXsino

NVXentoncesSubtareaSi

Xa

b

)1(1:

V

Page 54: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 54

107

Configuración 2 ROBOTS y 3 PLATAFORMAS (UNA COMÚN)

•Modo PARALELO

•Grado de interferencia (V)

•Rendimientos totales (η) en función del factor de ocupación (β)

108

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.5

1

1.52 Robots y 3 plataformas (una común). Rendimientos totales

β

ηGrado de

Interferencia (V)

Page 55: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 55

109

Configuración 2 ROBOTS y 3 PLATAFORMAS (UNA COMÚN)

•Modo PARALELO

•Grado de Interferencia (V)

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 1 robot y 1 plataforma (η/η11) en función del factor de ocupación (β)

110

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 11.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

3.22 Robots y 3 plataformas (una común). Rendimientos relativos

β

η/ η11

Grado de Interferencia (V)

Page 56: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 56

111

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Análisis con fallos y mantenimientoAnálisis con fallos y mantenimiento

112

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativoMantenimiento y FallosMantenimiento y Fallos

Configuración 2 ROBOTS y 1 PLATAFORMA

•Mantenimiento y fallos en modo SERIE

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 1 robot y 1 plataforma (η/η11) en función del factor de ocupación (β)

Page 57: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 57

113

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.994

0.995

0.996

0.997

0.998

0.999

1

1.0012 Robots y 1 plataforma. Rendimientos totales

β

η/ η11

114

Análisis cuantitativoAnálisis cuantitativo

Configuración 2 ROBOTS y 1 PLATAFORMA

•Mantenimiento y fallos en modos SEGMENTADO y PARALELO

•Rendimientos relativos a la configuración formada por 1 robot y 1 plataforma (η/η11) en función del factor de ocupación (β)

Mantenimiento y FallosMantenimiento y Fallos

Page 58: Sistemas Multi-Robot

Nombre

Escriba el título aquí 58

115

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.95

1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35η/ η11

β

2 Robots y 1 plataforma. Rendimientos totales