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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
Semana de la RobticaAlcabot-Hispabot
14/Abril/2010
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NDICE
1. Introduccin
2. Mdulos
3. Locomocin en 1D4. Locomocin en 2D
5. Simulacin
6. Conclusiones
Juan [email protected]
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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
(Polybot G1, Yim et al. 1997)
Rueda gusano
(Polybot G2, Yim et al. 2000)
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
3. Locomocin en 1D4. Locomocin en 2D
5. Simulacin
6. Conclusiones
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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
3. Locomocin en 1D4. Locomocin en 2D
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:
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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