TESINA ROBOT APODO

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T E S I N A

“Elaboración de un sistema de control para robots ápodos modulares.”

    Que para obtener el grado de:

TÉCNICO

EN SISTEMAS DIGITALES

P R E S E N T A:

García García José Ruben

Guzmán Sevilla Diego

Ocampo Bárcenas Jorge

Ramírez Domínguez Marco Antonio

ASESOR:

ING. ARMANDO HERRERA MARTINEZ

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 Estado de México, Junio del 2017.

RESUMEN

Se realizó un robot ápodo modular comúnmente conocido como oruga, debido a su similitud con la cinemática de este ser vivo. Para la realización de dicho robot, fue necesario indagar en el tema, primero, sobre el tipo de motor que se utilizó, en este caso, fue usado el servomotor, el cual trabaja por modulación de ancho de pulso (PWM por sus siglas en inglés) de lo cual se hablará más adelante en este trabajo.

Además, fue necesario buscar el material más adecuado para cumplir nuestro objetivo, dicho objetivo tiene relevancia nivel industrial.

También fue primordial establecer la cantidad de módulos que iba a tener dicho robot, en este caso  consta de 8 módulos, para poder diseñar un método de movimiento para el mecanismo y hacerlo apto para cumplir el objetivo.

Una vez decidido el mecanismo “onda sinusoidal”, se prosiguió a elaborar un diagrama paso a paso de cómo iba a realizar el movimiento, para que, de esta manera, comenzar a programar en base a los conocimientos adquiridos en la unidad de aprendizaje correspondiente.

Además, fue necesario buscar el material más adecuado para cumplir nuestro objetivo, dicho objetivo tiene relevancia nivel industrial.

OBJETIVO

Controlar el movimiento unidireccional de un robot ápodo modular el cuál imita el movimiento de una oruga.

Implementar físicamente al robot mediante 8 módulos, los cuales constan de un servomotor FUTABA 3003 en cada uno de ellos.

Controlar el torque de los servomotores mediante el microcontrolador de la marca MicroChip, el PIC16f886, para poder desplazar al robot de manera sinusoidal.

INTRODUCCIÓN

Justificación

Un robot ápodo es conocido así porque no tiene extremidades, se desplaza de manera sinusoidal, sólo tiene 1 grado de libertad hacia delante y hacia atrás de tal manera que puede desplazarse hacia los mismos.

La aplicación que tiene es revisión de tuberías, revisión de cableado estructurado y revisión de plafones, el robot es lo suficientemente ligero para no dañar los mismos y si se le implementa una cámara tendríamos una visión de lo que el ápodo recorre.

Antecedentes

La robótica es la ciencia encaminada a diseñar y construir aparatos y sistemas capaces de realizar tareas propias de un ser humano. Se dice que la robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño, manufactura y aplicaciones de los robots. La robótica combina diversos disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y la ingeniería de control. Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables y las máquinas de estados.

En la robótica existen dos grandes áreas: manipulación y locomoción. La manipulación es la capacidad de actuar sobre los objetos, trasladándolos o modificándolos. Esta área se centra en la construcción de manipuladores y brazos robóticos. La locomoción es la facultad de un robot para poder desplazarse de un lugar a otro. Los robots con capacidad locomotora se llaman robots móviles. Al interior de la locomoción existen tres puntos claves: Desplazarse un incremento en línea recta. La complejidad depende del tipo de robot. Es muy sencillo que un robot con ruedas avance en línea recta, pero no es tan sencillo que lo haga un robot con patas.  Giros y traslaciones en múltiples direcciones. Nuevamente depende del tipo de robot. El hacer que un robot ápodo pueda desplazarse por un plano es más complejo que en un robot con ruedas.  Planificación de trayectorias y navegación. Que el robot sepa qué camino elegir para llegar a un determinado lugar.

Uno de los grandes retos en el área de la locomoción es el de desarrollar un robot que sea capaz de moverse por cualquier tipo de entorno, por muy escarpado y complicado que sea. Esto tiene especial interés en la exploración de otros planetas, en los que no se sabe qué tipo de terreno se puede encontrar. Se pueden realizar estudios previos y diseñar un robot específico para un determinado terreno. Pero lo interesante es conseguir un robot versátil que pueda moverse por la mayor cantidad de terrenos posibles.

Los robots ápodos son robots que no están dotados de partes móviles diferenciadas de su tronco, como pueden ser piernas o patas. Son robots ápodos los que imitan el comportamiento de serpientes, gusanos, caracoles y otros organismos vivos que emplean su propio tronco central para desplazarse. En los últimos años, los robots ápodos han cobrado interés en el área de robótica móvil. Esto se debe a que este tipo de robots, que se valen únicamente de su cuerpo para moverse, tienen un sistema de locomoción robusto para contender con ambientes con superficies irregulares.

Los robots ápodos están frecuentemente inspirados en la naturaleza, es decir sus diseñadores se basan en los patrones de movimiento de los gusanos y serpientes cuya estructura se compone de múltiples segmentos que permiten el movimiento ondulatorio. De manera análoga, los robots ápodos se construyen a partir de módulos similares entre sí, que en su conjunto forman el cuerpo del robot.

Uno de los primeros robots ápodos conocidos fue un prototipo de robot serpiente diseñado por Shigeo Hirose el año 1993. A partir de este trabajo se han desarrollado diversos robots similares. Howie Choset y su equipo han trabajado durante los últimos doce años en el desarrollo de robots tipo serpiente. González Gómez y sus colegas presentan un prototipo de robot ápodo modular denominado “Cube revolutions”, constituido por la unión en cadena de ocho módulos iguales. Este robot se desplaza en línea recta por medio de ondas que recorren su cuerpo desde la cola hasta la cabeza. El robot calcula las posiciones de las articulaciones a partir de los parámetros de la onda, es decir, forma, amplitud y longitud. Finalmente, Alarcón Ávila y sus colaboradores presentan el diseño y la construcción de un robot ápodo capaz de operar de manera autónoma con base en sus percepciones locales.

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