Robots autoconfigurables

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
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.

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.

¨  S-Bot:
¤  Creado en 2003 por EPFL.
¤  Tres grados de libertad en
el plano por modulo.
¤  Arquitectura móvil.

¨  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.

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

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