Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Thesis:
Diseño y Control de Robots Modulares Autoconfigurables para Entornos Semiestructurados.
Year:2010
Research Areas
  • Electric engineers, electronic and automatic (eil)
Information
Abstract
El mundo de la rob¿otica est¿a expandiendo sus dominios m¿as all¿a del entorno industrial y a la vez que las personas se familiarizan con estos seres mecatr¿onicos llamados robots se tiende a ser m¿as exigente con su desempe¿no. Como fruto de esta exigencia surgen los robots modulares autoconfigurables, que se pueden considerar como una evoluci¿on de los robots actuales. Su principal virtud es la carencia de configuraci¿on fija, pero ¿esta es tambi¿en la principal dificultad para su dise¿no y control. Existen grandes retos que deben superarse en la rob¿otica modular para poder explotar al m¿aximo sus prometedoras caracter¿¿sticas. En esta tesis se hace un desglose de los principales elementos en el dise¿no de un robot modular. Adem¿as se dan varios criterios a tener en cuenta en el dise¿no de los robots modulares reconfigurables. Temas como la identificaci¿on de m¿odulos en las reconfiguraciones, comunicaci¿on y coordinaci¿on entre m¿odulos ser¿an tratados como propuesta al control de robots modulares. Se citan algunos experimentos realizados con el robot modular RobMAT. Se hace especial hincapi¿e en conseguir un marco uniforme para el modelado din¿amico de cualquier configuraci¿on de estructuras lineales y/o ramificadas de robots modulares. Al tener una configuraci¿on variable no se tiene a priori un conocimiento sobre la configuraci¿on del sistema. Tal caracter¿¿stica hace que el modelado tanto cinem¿atico como din¿amico sea complejo. Siendo fundamental para conseguir un buen desempe¿no de este tipo de robot el contar con un algoritmo potente de modelado. La aplicaci¿on de la teor¿¿a de grafos, la teor¿¿a de Screws y el ¿ Algebra de Lie a los robots modulares aporta un modo compacto y elegante para su modelado. Lo que permite realizar un modelo cinem¿atico directo basado en t¿ecnicas geom¿etricas (libres de coordenadas). Para el modelado din¿amico se va a emplear la filosof¿¿a del doctor H.M. Paynter, la cual se concretiza en los Bond graphs. Este modo de modelar atiende al intercambio de potencia entre las diferentes partes del sistema a trav¿es de los llamados puertos. Los sistemas son modeladas empleando elementos de un conjunto de componentes fijo. Evolucionando los bloques de interconexi¿on b¿asicos de los Bond graphs se obtiene la estructura de Dirac, este elemento de la geometr¿¿a diferencial representa una estructura de potencia conservativa de tal forma que modela la topolog¿¿a del sistema. La estructura de Dirac permite modelar subsistemas de cualquier dominio incluso de varios dominios. Cada uno de estos subsistemas puede combinarse con otros mediante la composici¿on de estructuras de Dirac obteniendo como una nueva estructura de Dirac que modela un sistema mayor. Una estructura de Dirac junto con elementos acumuladores/disipadores de energ¿¿a conectados en sus puertos recibe el nombre de sistema de puerto Hamiltoniano con o sin disipaci¿on. Se presenta el modelo en forma de sistemas de puerto Hamiltoniano de elementos comunes en mecanismo como: cuerpos r¿¿gidos, pares cinem¿aticos, muelles espaciales y elementos disipativos. Los cuales al conectarse mediante una red de potencia conservativa dan lugar al modelo de la estructura mec¿anica completa. En el modelado din¿amico se han utilizado tanto la ecuaci¿on de movimiento de Newton-Euler como la ecuaci¿on de movimiento de Euler-Lagrange. D¿andose la relaci¿on entre ambas y su adaptaci¿on a sistemas de puerto Hamiltoniano usando la transformada de Legendre para encontrar la equivalencia entre Lagrangiano y Hamiltoniano. Finalmente se presenta un marco para el modelado din¿amico de robots modulares autoconfigurables presentado mediante una serie de ejemplos.
International
No
Type
Doctoral
Mark Rating
Sobresaliente cum laude
Date
Participants
  • Director: Rafael Aracil Santonja (UPM)
  • Director: Manuel Ferre Perez (UPM)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Robots y máquinas inteligentes
  • Departamento: Automática, Ingeniería Electrónica e Informática Industrial
  • Centro o Instituto I+D+i: Centro de Automática y Robótica (CAR). Centro Mixto UPM-CSIC
S2i 2019 Observatorio de investigación @ UPM con la colaboración del Consejo Social UPM
Cofinanciación del MINECO en el marco del Programa INNCIDE 2011 (OTR-2011-0236)
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