2. Índice
¨ Introducción
¨ Conceptos
¨ Robots Modulares
¨ Clasificación de Arquitecturas
¨ ¿Esto es bueno?
¨ Fallos por solucionar
¨ Ejemplos de Robots Modulares
¨ Aplicaciones practicas
¨ Ejemplos prácticos
¨ Conclusiones
¨ Bibliografía
3. 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.
4. 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
5. 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.
6. 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
comparación con los auténticamente
reconfigurables.
¨ Los robots están compuestos de varias unidades,
pero por lo general no se conectan para formar
las estructuras físicas más complejas.
8. 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.
9. 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.
10. ¿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.
11. 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.
12. Ejemplos de Robots Modulares
¨ PolyBot G3:
¤ Creado en 1998 por PARC.
¤ Un grado de libertad en el
espacio por modulo.
¤ Arquitectura de árbol.
13. Ejemplos de Robots Modulares
¨ S-Bot:
¤ Creado en 2003 por EPFL.
¤ Tres grados de libertad en
el plano por modulo.
¤ Arquitectura móvil.
14. Ejemplos de Robots Modulares
¨ MTRAN3:
¤ Creado en 2005 por AIST.
¤ Dos grados de libertad en
el espacio por modulo.
¤ Arquitectura en celosía.
15. 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.
16. 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.
18. 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.
