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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