2010-04-14-Robots ápodos modulares-Hispabot

8/9/2019 2010-04-14-Robots podos modulares-Hispabot

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Juan Gonzlez Gmez

Robots podos modulares

Dpto. Ingeniera de Sistemas y AutomticaRobotics Lab

Universidad Carlos III de Madrid

Juan Gonzlez-Gmez

[email protected]

[email protected]

Semana de la RobticaAlcabot-Hispabot

14/Abril/2010
mailto:[email protected]:[email protected]


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NDICE

1. Introduccin

2. Mdulos

3. Locomocin en 1D4. Locomocin en 2D

5. Simulacin

6. Conclusiones

Juan [email protected]

[email protected]



14/Abril/2010


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Enfoque clsico:Estructuras especficas

(BigDog, Raibert et al. 2008)

(Scorpio, Dirk et al. 2007)

(Aramies, Sastra. 2008)

Robtica y mecnica


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Otro enfoque: Robots modulares

Robtica y mecnica (II)


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Robots modulares: Ventajas

Auto-transformacin Auto-reparacin Auto-duplicacin

Versatilidad Reduccin

de costes

Tolerancia a fallos

Prototipado rpido Nuevas capacidades


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Nuevas capacidades

(Polybot G2, Yim et al. 2000)

Robots auto-transformables Construccin de objetos slidos

(RoomBot, Arredondo et al.)

Muebles capaces de moverse :-)

Bioinspired Robotics Lab at EPFL


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Orgenes


Rueda gusano


Primer experimento de auto-configuracin dinmica

Robots modulares auto-configurables (Mark Yim, 1995)

Primer experimento de

auto-configuracin simple

Rueda gusano cuadrpedo


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Locomocin de robots modulares

Aspectos importantes:Morfologa del robot. Qu forma tiene el robot?

Controlador. Cmo lograr el desplazamiento?


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Morfologa

Topologa 1D Topologa 2D Topologa 3D

Cabeceo-cabeceo Viraje-viraje Cabeceo-viraje

Robots podos


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CPG CPG CPG

Controlador

Unidad encargada de mover las articulaciones para lograr el

desplazamiento del robot

Clsicos

Modelos matemticos

Cinemtica inversa Dependen de la

morfologa del robot

Bio-inspirados

Imitar la naturaleza

Generadores Centralesde patrones: CPG


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Controlador para robots podos

Reemplazar los CPGs por un OSCILADOR SINUSOIDAL

it=A

isin 2

Tt

iO

i

Osciladores sinusoidales:

Ventajas: Se necesitan pocos

recursos para suimplementacin

CPG CPG CPG


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NDICE

1. Introduccin

2. Mdulos


5. Simulacin

6. Conclusiones

Juan [email protected]@iearobotics.com



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Familia de mdulos Y1

Un grado de libertad Fciles de construir Servo: Futaba 3003 Tamao: 52x52x72mmLibres

Y1Repy1

MY1

Tipos de conexin:


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Mdulos Y1

Primera generacin (2003)Material: plstico de 3mm Formados por 6 piezas que se pegan Primeras versiones: Corte manual Siguientes versiones: Corte por lser

Ms informacin:http://bit.ly/cx39rB


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Cortar las piezas: Corte por lser, corte a mano Pegarlas Montar el servo

Mdulos Y1: Montaje


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Mdulos REPY-1: Fabricacin

Pieza virtual(Blender) Impresin 3D

Pieza real Montaje


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Mdulos MY1

ltima versin: 2010Material: Aluminio de 2mm Formados por 3 piezas que se atornillan

Ms resistentes Pensados para dar talleres de robots modulares Ms informacin: http://bit.ly/cOCfjB


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Electrnica: Tarjeta Skycube

Hardware libre Diseada con KICAD

Robots modulares autnomos PIC16F876A Se integra en los mdulos MY1 Ms informacin:

http://bit.ly/FhPLl


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Unimod

Mdulo capaz de oscilar autnomamente A partir de l se construyen robots modulares con topologa de 1D Ms informacin:

http://bit.ly/czsdmw


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Oscilacin de un mdulo

t=Asin2

T

ngulo de doblajeOscilador sinusoidal

Parmetros:

Amplitud: A

Periodo: TFase inicial:

ngulo de doblaje mximo

Frecuencia de oscilacinngulo de doblaje inicial

En rgimen permanente la fase inicialno tiene importancia

Demo

Parmetros:


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Oscilacin de varios mdulos (I)

1

t=Asin2

T

0

2

t=

Asin

2

T 0

Nuevo parmetro:Diferencia de fase:

Establece el movimiento relativo de un mdulo respecto a otro

Demo


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NDICE

1. Introduccin

2. Mdulos


5. Simulacin

6. Conclusiones




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Minicube-I

Configuracin mnima

Robot modular con el menor nmero de mdulos que escapaz de desplazarse en lnea recta


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Minicube-I (II)

Morfologa2 modules con conexincabeceo-cabeceo

Controlador:

Dos generadores iguales Parmetros Ms informacin:

Demo

A , , T

Locomocin en 1D

http://bit.ly/9SNFXb


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Cube3 Demo

Mayor eficiencia:

A=40 grados

=125

Estudio de la locomocin delas orugas

Morfologa: 3 Mdulos con conexin cabeceo-cabeceoControlador: 3 osciladores iguales

Ms informacin:

http://bit.ly/8ZA3Au

C b R l ti


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Cube Revolutions

Morfologa:8 mdulos con conexincabeceo-cabeceo

Control:

8 generadores iguales

Parmetros:

Ms informacin:

Vdeos

A , ,T

Locomocin en 1D

http://bit.ly/aOdkzb


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Mecanismo de locomocin

x

V=x

T

Mecanismo: propagacin de ondasForma del robot: curva serpentinoide

x=

l

k0

l

k

cos cos

2k

l sds

Paso:

Velocidad media:

Clculo del paso:

Algunas ecuaciones:


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NDICE

1. Introduccin

2. Mdulos

3. Locomocin en 1D

4. Locomocin en 2D

5. Simulacin

6. Conclusiones y trabajo futuro




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Minicube II


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Minicube-II

Morfologa:Tres mdulos conconexin cabeceo-viraje

Control:

Tres generadores sinusoidales Parmetros:

Av

,Ah

,v

,vh

, T

Demostracin

Locomocin en 2D

Minicube-II (II)


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Minicube II (II)

Av=40,Ah=0

Lnea recta

v=120

Av=Ah40

vh=90,v=0

Desplazamiento lateral

Arco

Av=40,Ah=0

Oh=30,v=120

Rotacin

Av=10,Ah=40

vh=90,v=180

Rodar

Av=Ah60

vh=90,v=0

Hypercube Vd


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Hypercube

Morfologa:

8 mdulos con conexincabeceo-viraje

Control:

8 generadores iguales Parmetros:

Ah , Av ,h ,v ,vh , T

Locomocin en 2D

http://bit.ly/9WMVUf

Ms informacin:

Vdeos

Hypercube (II)


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Hypercube (II)

Lnea recta

v=40 , kv=2h=0

Desplazamiento lateral

v0,kv=kh ,vh=90kh=1

Rotacin

v0,k

v=2k

h,

vh=0

Rodar

v0,vh=90

Arco

v=40 , kv=3

h0



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NDICE

1. Introduccin

2. Mdulos

3. Locomocin en 1D

4. Locomocin en 2D

5. Simulacin

6. Conclusiones




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Simulacin Demo


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Simulacin Demo

Simulador: OpenRave + OpenMR plugin

OpenMR = OpenRave Modular Robot plugin Vista en 3D con gafas con cristales rojo y azul Ms informacin:

http://bit.ly/9a3fXk

Conclusiones


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Conclusiones

El modelo basado en generadores sinusoidaleses vlidopara la locomocin de robots modulares con topologa de 1D

Requiere muy pocos recursos para su implementacin Se consiguen movimientos muy suaves y naturales

Se pueden realizar diferentes tipos de movimientos

it=A

isin

2

T

iO

i

Donde encontrar ms informacin...


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Todo lo tengo publicado en mi pgina personal bajo licencia

libre: artculos, planos, hardware, software, presentaciones, etc.

www.iearobotics.com/juan

O me podis mandar un correo a mi direccin personal:

[email protected]

Nuevos interfaces con los robots


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Nuevos interfaces con los robots

Wiiboard

Wiimote

Tarri-wheel

Y ahora un poco de robtica friki:-)


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Muchas gracias por vuestra atencin

:-)

Que la robtica modular os acompae!


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Juan Gonzlez Gmez


Dpto. Ingeniera de Sistemas y AutomticaRobotics Lab

Universidad Carlos III de Madrid



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