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Robot modular autoreconfigurable

Los sistemas robóticos modulares autorreconfigurables o robots modulares autorreconfigurables son máquinas cinemáticas autónomas con morfología variable. Más allá de la actuación, la detección y el control convencionales que normalmente se encuentran en los robots de morfología fija, los robots autorreconfigurables también pueden cambiar deliberadamente su propia forma reorganizando la conectividad de sus partes, para adaptarse a nuevas circunstancias, realizar nuevas tareas o recuperarse. de daños.

Por ejemplo, un robot hecho de tales componentes podría adoptar la forma de un gusano para moverse a través de un tubo estrecho, volver a ensamblarse en algo con patas en forma de araña para cruzar un terreno irregular y luego formar un tercer objeto arbitrario (como una bola o rueda que puede girar) para moverse rápidamente sobre un terreno bastante plano; también se puede utilizar para fabricar objetos "fijos", como paredes, refugios o edificios.

En algunos casos, esto implica que cada módulo tenga 2 o más conectores para conectar varios entre sí. Pueden contener componentes electrónicos , sensores , procesadores de computadora , memoria y fuentes de alimentación ; también pueden contener accionadores que se utilizan para manipular su ubicación en el entorno y en relación entre sí. Una característica que se encuentra en algunos casos es la capacidad de los módulos para conectarse y desconectarse automáticamente entre sí, y para formar muchos objetos o realizar muchas tareas moviendo o manipulando el entorno.

Al decir "autoreconfigurable" o "autoreconfigurable" significa que el mecanismo o dispositivo es capaz de utilizar su propio sistema de control, como por ejemplo con actuadores o medios estocásticos, para cambiar su forma estructural general. Tener la cualidad de ser "modular" en "robótica modular autorreconfigurable" es decir que el mismo módulo o conjunto de módulos se puede agregar o quitar del sistema, en lugar de estar genéricamente "modularizado" en el sentido más amplio. La intención subyacente es tener un número indefinido de módulos idénticos, o un conjunto finito y relativamente pequeño de módulos idénticos, en una estructura de malla o matriz de módulos autoconfigurables.

La autorreconfiguración es diferente del concepto de autorreplicación , que no es una cualidad que deba poseer un módulo o una colección de módulos autorreconfigurables. Una matriz de módulos no necesita poder aumentar la cantidad de módulos en su matriz para ser considerada autorreconfigurable. Es suficiente que los módulos autorreconfigurables se produzcan en una fábrica convencional, donde máquinas dedicadas estampan o moldean componentes que luego se ensamblan en un módulo y se añaden a una matriz existente para complementarla y aumentar la cantidad o reemplazar piezas desgastadas. salida de módulos.

Una matriz formada por muchos módulos puede separarse para formar múltiples matrices con menos módulos, o pueden combinarse o recombinarse para formar una matriz más grande. Algunas ventajas de separarse en múltiples matrices incluyen la capacidad de abordar tareas múltiples y más simples en ubicaciones remotas entre sí simultáneamente, transfiriendo a través de barreras con aberturas que son demasiado pequeñas para que quepa una sola matriz más grande, pero no demasiado pequeñas para una matriz más pequeña. fragmentos o módulos individuales, y con fines de ahorro de energía utilizando solo suficientes módulos para realizar una tarea determinada. Algunas ventajas de combinar múltiples matrices en una sola matriz es la capacidad de formar estructuras más grandes, como un puente alargado, estructuras más complejas, como un robot con muchos brazos o un brazo con más grados de libertad, y una fuerza cada vez mayor. El aumento de la fuerza, en este sentido, puede consistir en aumentar la rigidez de una estructura fija o estática, aumentar la cantidad neta o colectiva de fuerza para subir, bajar, empujar o tirar de otro objeto, u otra parte de la matriz, o cualquier combinación de estas características.

Hay dos métodos básicos de articulación de segmentos que los mecanismos autorreconfigurables pueden utilizar para remodelar sus estructuras: reconfiguración de cadena y reconfiguración de red.

Estructura y control

Los robots modulares suelen estar compuestos por múltiples bloques de construcción de un repertorio relativamente pequeño, con interfaces de acoplamiento uniformes que permiten la transferencia de fuerzas y momentos mecánicos, energía eléctrica y comunicación en todo el robot.

Los bloques de construcción modulares generalmente constan de una unidad estructural primaria accionada y unidades especializadas potencialmente adicionales, como pinzas, pies, ruedas, cámaras, carga útil y almacenamiento y generación de energía.

Una taxonomía de arquitecturas

Los sistemas robóticos modulares autorreconfigurables generalmente se pueden clasificar en varios grupos arquitectónicos según la disposición geométrica de su unidad (celosía versus cadena). Varios sistemas exhiben propiedades híbridas y los robots modulares también se han clasificado en las dos categorías de cambio de configuración móvil (MCC) y locomoción de cuerpo entero (WBL). [1]

Arquitectura de celosía: 12 módulos del sistema de celosía homogénea Micro Unidad ensamblados se muestran con la correspondiente red de rejilla y puntos de acoplamiento

Los sistemas robóticos modulares también se pueden clasificar según la forma en que las unidades se reconfiguran (mueven) a su lugar.

Los sistemas robóticos modulares también se clasifican generalmente en función del diseño de los módulos.

Existen otros sistemas robóticos modulares que no son autoreconfigurables y, por lo tanto, no pertenecen formalmente a esta familia de robots, aunque pueden tener una apariencia similar. Por ejemplo, los sistemas de autoensamblaje pueden estar compuestos de múltiples módulos pero no pueden controlar dinámicamente su forma objetivo. De manera similar, la robótica de tensegridad puede estar compuesta de múltiples módulos intercambiables pero no puede reconfigurarse automáticamente. Los sistemas robóticos autorreconfigurables presentan reconfigurabilidad en comparación con sus contrapartes de morfología fija y se puede definir como el grado en el que un robot o sistemas robóticos autorreconfigurables pueden transformarse y evolucionar hacia otra configuración significativa con un cierto grado de autonomía o humano. intervención. [3] El sistema reconfigurable también se puede clasificar según la reconfigurabilidad del mecanismo.

Motivación e inspiración.

Hay dos motivaciones clave para diseñar sistemas robóticos modulares autorreconfigurables.

Robótica modular autónoma en el espacio

Ambas ventajas aún no se han materializado plenamente. Es probable que un robot modular tenga un rendimiento inferior al de cualquier robot personalizado diseñado para una tarea específica. Sin embargo, la ventaja de la robótica modular sólo es evidente cuando se consideran múltiples tareas que normalmente requerirían un conjunto de robots diferentes.

Los grados de libertad añadidos hacen que los robots modulares sean más versátiles en sus capacidades potenciales, pero también implican una compensación de rendimiento y mayores complejidades mecánicas y computacionales.

La búsqueda de estructuras robóticas autorreconfigurables está, hasta cierto punto, inspirada en aplicaciones previstas, como las misiones espaciales de larga duración, que requieren una ecología robótica autosostenida a largo plazo que pueda manejar situaciones imprevistas y que puedan requerir autorreparación. Una segunda fuente de inspiración son los sistemas biológicos que se autoconstruyen a partir de un repertorio relativamente pequeño de componentes básicos de nivel inferior (células o aminoácidos, según la escala de interés). Esta arquitectura subyace a la capacidad de los sistemas biológicos para adaptarse físicamente, crecer, curarse e incluso autorreplicarse, capacidades que serían deseables en muchos sistemas diseñados.

Áreas de aplicación

Dadas estas ventajas, ¿dónde se utilizaría un sistema modular autorreconfigurable? Si bien el sistema promete ser capaz de hacer una amplia variedad de cosas, encontrar la " aplicación asesina " ha sido algo difícil de alcanzar. A continuación se muestran varios ejemplos:

Exploración espacial

Una aplicación que destaca las ventajas de los sistemas autorreconfigurables son las misiones espaciales de larga duración. [4] Estos requieren una ecología robótica autosostenida a largo plazo que pueda manejar situaciones imprevistas y puede requerir reparación automática. Los sistemas autorreconfigurables tienen la capacidad de manejar tareas que a priori no se conocen, especialmente en comparación con los sistemas de configuración fija. Además, las misiones espaciales están muy limitadas en volumen y masa. Enviar un sistema de robot que pueda reconfigurarse para realizar muchas tareas puede ser más efectivo que enviar muchos robots y cada uno de ellos pueda realizar una tarea.

Telepario

Otro ejemplo de aplicación ha sido denominado "telepario" por los profesores de CMU Todd Mowry y Seth Goldstein. Lo que los investigadores proponen hacer son réplicas físicas, tridimensionales y en movimiento de personas u objetos, tan realistas que los sentidos humanos las aceptarían como reales. Esto eliminaría la necesidad de equipos de realidad virtual engorrosos y superaría las limitaciones de los ángulos de visión de los enfoques 3D modernos. Las réplicas imitarían la forma y apariencia de una persona u objeto fotografiado en tiempo real y, a medida que los originales se movían, también lo harían sus réplicas. Un aspecto de esta aplicación es que el principal objetivo del desarrollo es la representación geométrica en lugar de aplicar fuerzas al entorno como en una tarea típica de manipulación robótica. Este proyecto es ampliamente conocido como claytronics [5] o Materia programable (tenga en cuenta que materia programable es un término mucho más general, que también abarca materiales programables funcionales).

cubo de cosas

Una tercera visión a largo plazo de estos sistemas ha sido denominada "cubo de cosas", que sería un contenedor lleno de robots modulares capaces de aceptar órdenes del usuario y adoptar una forma adecuada para realizar las tareas domésticas. [6] [7]

Historia y estado del arte.

Las raíces del concepto de robots modulares autorreconfigurables se remontan al efector final de "cambio rápido" y a los cambiadores automáticos de herramientas en los centros de mecanizado controlados numéricamente por computadora en la década de 1970. En este caso, se podrían intercambiar automáticamente módulos especiales, cada uno con un mecanismo de conexión común, en el extremo de un brazo robótico. Sin embargo, Toshio Fukuda introdujo el concepto básico del mecanismo de conexión común y lo aplicó a todo el robot con el CEBOT (abreviatura de robot celular) a finales de los años 1980.

A principios de la década de 1990 se produjo un mayor desarrollo por parte de Gregory S. Chirikjian , Mark Yim, Joseph Michael y Satoshi Murata. Chirikjian, Michael y Murata desarrollaron sistemas de reconfiguración de celosía y Yim desarrolló un sistema basado en cadena. Si bien estos investigadores comenzaron con énfasis en ingeniería mecánica, diseñando y construyendo módulos y luego desarrollando código para programarlos, el trabajo de Daniela Rus y Wei-min Shen desarrolló hardware pero tuvo un mayor impacto en los aspectos de programación. Iniciaron una tendencia hacia algoritmos distribuidos demostrables o verificables para el control de una gran cantidad de módulos.

Una de las plataformas de hardware más interesantes recientemente han sido los sistemas MTRAN II y III desarrollados por Satoshi Murata et al. Este sistema es un sistema híbrido de cadena y celosía. Tiene la ventaja de poder realizar tareas más fácilmente como sistemas de cadena, pero reconfigurarse como un sistema de celosía.

Más recientemente, Hod Lipson y Eric Klavins han realizado nuevos esfuerzos en el autoensamblaje estocástico . Un gran esfuerzo de la Universidad Carnegie Mellon encabezado por Seth Goldstein y Todd Mowry ha comenzado a analizar problemas en el desarrollo de millones de módulos.

Se ha demostrado que muchas tareas se pueden realizar, especialmente con módulos de reconfiguración de cadena. Esto demuestra la versatilidad de estos sistemas sin embargo, las otras dos ventajas, robustez y bajo costo, no han sido demostradas. En general, los sistemas prototipo desarrollados en los laboratorios han sido frágiles y costosos, como cabría esperar durante cualquier desarrollo inicial.

Hay un número creciente de grupos de investigación que participan activamente en la investigación de la robótica modular. Hasta la fecha, se han diseñado y construido alrededor de 30 sistemas, algunos de los cuales se muestran a continuación.

Algunos sistemas actuales

Polybot G3 Robot modular autorreconfigurable
PolyBot G3 (2002)

Un sistema de autorreconfiguración de cadena. Cada módulo tiene aproximadamente 50 mm de lado y tiene 1 DOF de rotación. Es parte de la familia de robots modulares PolyBot que ha demostrado muchos modos de locomoción, incluido caminar: bípedo, de 14 patas, con forma de serpiente, en acordeón en un agujero de tuza, andares de gusano, ondulaciones rectilíneas y andares laterales, rodando como un pisar a hasta 1,4 m/s, andar en triciclo, subir: escaleras, postes, tuberías, rampas, etc. Puede encontrar más información en la página web de Polybot en PARC. [15]

Metamorfosis mediante un robot autorreconfigurable, M-TRAN III
M-TRAN III (2005)

Un sistema autorreconfigurable de tipo híbrido. Cada módulo tiene dos tamaños de cubo (lado de 65 mm) y tiene 2 DOF rotacionales y 6 superficies planas para la conexión. Se trata del tercer prototipo de M-TRAN. En comparación con el primero (M-TRAN II), la velocidad y confiabilidad de la conexión han mejorado considerablemente. Como sistema de tipo cadena, M-TRAN II ha demostrado la locomoción mediante el controlador CPG (generador de patrones central) en varias formas. Como sistema de tipo celosía, puede cambiar su configuración, por ejemplo, entre un andador de 4 patas y un robot con forma de oruga. Consulte la página web de M-TRAN en AIST. [dieciséis]

AMEBA-I (2005)

AMOEBA-I, un robot móvil reconfigurable de tres módulos, fue desarrollado en el Instituto de Automatización de Shenyang (SIA) de la Academia China de Ciencias (CAS) por Liu JG et al.[1][2].AMOEBA-I tiene nueve tipos de no -Configuraciones isomorfas y alta movilidad en entornos no estructurados. Se han desarrollado cuatro generaciones de su plataforma y se han llevado a cabo una serie de investigaciones sobre su mecanismo de reconfiguración, configuraciones no isomorfas, estabilidad de vuelco y planificación de reconfiguración. Los experimentos han demostrado que este tipo de estructura permite una buena movilidad y una gran flexibilidad en terrenos irregulares. Al ser hiperredundante, modularizado y reconfigurable, AMOEBA-I tiene muchas aplicaciones posibles, como búsqueda y rescate urbano (USAR) y exploración espacial. Ref_1: ver [3]; Ref_2: ver [4]

Estocástico-3D (2005)

Se puede lograr una alta resolución espacial para la formación de formas tridimensionales arbitrarias con robots modulares utilizando un sistema de celosía con grandes cantidades de módulos muy pequeños, prospectivamente microscópicos. A pequeñas escalas y con grandes cantidades de módulos, el control determinista sobre la reconfiguración de módulos individuales resultará inviable, mientras que naturalmente prevalecerán los mecanismos estocásticos. El tamaño microscópico de los módulos hará prohibitivo el uso de accionamiento e interconexión electromagnéticos, así como el uso de almacenamiento de energía a bordo.

Se construyeron tres prototipos a gran escala en un intento de demostrar una reconfiguración estocástica tridimensional dinámicamente programable en un entorno de flotabilidad neutra. El primer prototipo utilizó electroimanes para la reconfiguración e interconexión de módulos. Los módulos eran cubos de 100 mm y pesaban 0,81 kg. El segundo prototipo utilizó un mecanismo de interconexión y reconfiguración fluídica estocástica. Sus módulos cúbicos de 130 mm pesaban 1,78 kg cada uno y hacían que los experimentos de reconfiguración fueran excesivamente lentos. La tercera implementación actual hereda el principio de reconfiguración fluídica. El tamaño de la rejilla es de 80 mm y los experimentos de reconfiguración están en marcha. [17]

Moléculas en movimiento

Moléculas (2005)

Este sistema híbrido de autorreconfiguración fue construido por el Laboratorio de Síntesis Computacional de Cornell para demostrar físicamente la autorreproducción cinemática artificial. Cada módulo es un cubo de 0,65 kg con bordes de 100 mm de largo y un grado de libertad de rotación. El eje de rotación está alineado con la diagonal más larga del cubo. Se demostró la autorreproducción física de un robot de tres y cuatro módulos. [18] También se demostró que, sin tener en cuenta las limitaciones de la gravedad, se puede construir un número infinito de metaestructuras en cadena autorreproductoras a partir de Molecubes. Puede encontrar más información en la página de autorreplicación de Creative Machines Lab.


Las piezas programables (2005)

Las piezas programables se agitan aleatoriamente sobre una mesa de hockey de aire mediante chorros de aire accionados aleatoriamente. Cuando chocan y se atascan, pueden comunicarse y decidir si se quedan atascados o si se separan y cuándo. Se pueden diseñar y optimizar reglas de interacción local para guiar a los robots a crear cualquier forma global deseada. Puede encontrar más información en la página web de piezas programables.


Superbot (2006)

Los módulos SuperBot pertenecen a la arquitectura híbrida. Los módulos tienen tres grados de libertad cada uno. El diseño se basa en dos sistemas anteriores: Conro (del mismo grupo de investigación) y MTRAN (de Murata et al.). Cada módulo se puede conectar a otro módulo a través de uno de sus seis conectores de base. Pueden comunicarse y compartir energía a través de sus conectores de base. Se han desarrollado varios modos de locomoción para diferentes disposiciones de módulos. Para una comunicación de alto nivel, los módulos utilizan control basado en hormonas, un protocolo distribuido y escalable que no requiere que los módulos tengan identificaciones únicas.


Michel (2006)

El sistema Miche es un sistema de celosía modular capaz de formar formas arbitrarias. Cada módulo es un módulo de robot autónomo capaz de conectarse y comunicarse con sus vecinos inmediatos. Cuando se ensamblan en una estructura, los módulos forman un sistema que se puede esculpir virtualmente utilizando una interfaz de computadora y un proceso distribuido. El grupo de módulos decide colectivamente quién está en la forma final y quién no, utilizando algoritmos que minimizan la transmisión y el almacenamiento de información. Finalmente, los módulos que no están en la estructura se sueltan y caen bajo el control de una fuerza externa, en este caso la gravedad. Más detalles en Miche (Rus et al.).


Una configuración de 10 módulos del Distributed Flight Array en vuelo

La matriz de vuelo distribuida (2009)

Distributed Flight Array es un robot modular que consta de unidades de un solo rotor de forma hexagonal que pueden adoptar casi cualquier forma. Aunque cada unidad es capaz de generar suficiente empuje para elevarse del suelo, por sí sola es incapaz de volar de la misma manera que un helicóptero no puede volar sin su rotor de cola. Sin embargo, cuando se unen, estas unidades evolucionan hasta convertirse en un sofisticado sistema multirotor capaz de realizar vuelos coordinados y mucho más. Puede encontrar más información en DFA. [19]

Robots de habitación (2009)

Los Roombots [20] tienen una arquitectura híbrida. Cada módulo tiene tres grados de libertad, dos de ellos utilizando el eje diametral dentro de un cubo regular, y un tercer eje de rotación (central) que conecta las dos partes esféricas. Los tres ejes giran continuamente. El DOF exterior de Roombots utiliza la misma orientación de eje que Molecubes, el tercer eje central de Roombots permite que el módulo gire sus dos DOF ​​exteriores uno contra el otro. Esta novedosa característica permite que un solo módulo Roombots se mueva en terreno plano, pero también trepe una pared o cruce un borde cóncavo y perpendicular. Los bordes convexos requieren el ensamblaje de al menos dos módulos en un "Metamódulo" de Roombots. Cada módulo tiene diez ranuras para conectores disponibles, actualmente dos de ellas están equipadas con un mecanismo de conexión activo basado en pestillos mecánicos. Los Roombots están diseñados para dos tareas: dar forma a objetos de la vida diaria, por ejemplo muebles, y moverse, por ejemplo, como un robot cuadrúpedo o trípode hecho de múltiples módulos. Puede encontrar más información en la página web de Roombots. [21]

Sambot (2010)

Inspirándose en insectos sociales, organismos multicelulares y robots morfogenéticos, el objetivo de Sambot [22] es desarrollar robótica de enjambre y realizar investigaciones sobre la inteligencia de enjambre , el autoensamblaje y la coevolución del cuerpo y el cerebro para la morfogeneidad autónoma. A diferencia del robot de enjambre, el robot autorreconfigurable y el robot morfogenético, la investigación se centra en robots modulares de enjambre de autoensamblaje que interactúan y se acoplan como un módulo móvil autónomo con otros para lograr inteligencia de enjambre y, además, analizan la construcción autónoma en la estación espacial y las herramientas exploratorias. y estructuras artificiales complejas. Cada robot Sambot puede funcionar como un individuo autónomo sobre una rueda y, además, utilizando una combinación de sensores y mecanismo de acoplamiento, el robot puede interactuar y acoplarse con los entornos y otros robots. Gracias al movimiento y la conexión, los enjambres de Sambot pueden agregarse en un organismo simbiótico o completo y generar locomoción como robots articulares biónicos. En este caso, algunas funciones e investigaciones de autoensamblaje, autoorganización, autorreconfiguración y autorreparación están disponibles en la vista de diseño y aplicación. Dentro del robot modular cuyo tamaño es 80(W)X80(L)X102(H) mm, están integrados MCU (ARM y AVR), comunicación (Zigbee), sensores, alimentación, IMU y módulos de posicionamiento. Puede encontrar más información en "Robots modulares Swarm de autoensamblaje". [23]

motein
Motéins (2011)

Está matemáticamente demostrado que cuerdas o cadenas físicas de formas simples se pueden plegar en cualquier área continua o forma volumétrica. Los moteins emplean estrategias de plegado de formas universales, con tan solo uno (para formas 2D) o dos (para formas 3D) grados de libertad y actuadores simples con tan solo dos (para formas 2D) o tres (para formas 3D) estados. por unidad. [24]

Simbrión (2013)

Symbrion (Organismos robóticos evolutivos simbióticos) fue un proyecto financiado por la Comisión Europea entre 2008 y 2013 para desarrollar un marco en el que un enjambre homogéneo de robots interdependientes en miniatura pueda ensamblarse en un organismo robótico más grande para ganar impulso en la resolución de problemas. Uno de los aspectos clave de Symbrion está inspirado en el mundo biológico: un genoma artificial que permite almacenar y evolucionar configuraciones subóptimas para aumentar la velocidad de adaptación. Una gran parte de los desarrollos dentro de Symbrion son de código abierto y hardware abierto. [25]

Motor espacial (2018)

Space Engine es una plataforma cinemática autónoma con morfología variable, capaz de crear o manipular el espacio físico (espacio vital, espacio de trabajo, espacio de recreación). Generando su propia fuerza cinética multidireccional para manipular objetos y realizar tareas.

Al menos 3 o más cerraduras para cada módulo, capaces de unirse o separarse automáticamente de sus módulos inmediatos para formar estructuras rígidas. Los módulos se impulsan en un movimiento lineal hacia adelante o hacia atrás solo en los planos espaciales X, Y o Z, mientras crean sus propias fuerzas de impulso, capaces de impulsarse mediante la variación controlada de presión creada entre uno o más de sus módulos inmediatos.

Utilizar presiones magnéticas para atraer y/o repeler con sus módulos inmediatos. Mientras que el módulo propulsor usa sus electroimanes para tirar o empujar hacia adelante a lo largo de la carretera creada por los módulos estadísticos, los módulos estadísticos tiran o empujan los módulos propulsores hacia adelante. Aumentar el número de módulos para el desplazamiento también aumenta el impulso total o las fuerzas de empuje/tracción. La cantidad de electroimanes en cada módulo puede cambiar según los requisitos del diseño.

Los módulos en el exterior de las matrices no pueden desplazarse de forma independiente por sí solos, debido a la falta de una o más caras de reacción de los módulos inmediatos. Se mueven fijándolos a módulos en el interior de las matrices, que pueden formar una vía completa para el desplazamiento.

Logro cuantitativo

Retos, soluciones y oportunidades

Desde las primeras demostraciones de los primeros sistemas modulares autorreconfigurables, el tamaño, la robustez y el rendimiento han ido mejorando continuamente. Paralelamente, los algoritmos de planificación y control han ido avanzando para gestionar miles de unidades. Sin embargo, hay varios pasos clave que son necesarios para que estos sistemas cumplan su promesa de adaptabilidad, robustez y bajo costo . Estos pasos se pueden dividir en desafíos en el diseño del hardware, en los algoritmos de planificación y control y en la aplicación. Estos desafíos a menudo están entrelazados.

Desafíos del diseño de hardware

El grado en que se pueda hacer realidad la promesa de sistemas robóticos autorreconfigurables depende fundamentalmente del número de módulos del sistema. Hasta la fecha, sólo se han demostrado sistemas con hasta unas 50 unidades, y este número se ha estancado durante casi una década. Hay una serie de factores limitantes fundamentales que gobiernan este número:

Desafíos de planificación y control

Aunque se han desarrollado algoritmos para manejar miles de unidades en condiciones ideales, los desafíos a la escalabilidad persisten tanto en el control de bajo nivel como en la planificación de alto nivel para superar restricciones realistas:

Desafíos de la aplicación

Aunque se reconocen en gran medida las ventajas de los sistemas robóticos modulares autorreconfigurables, ha sido difícil identificar dominios de aplicación específicos donde se puedan demostrar los beneficios a corto plazo. Algunas aplicaciones sugeridas son

Grandes desafíos

Varios campos de la robótica han identificado Grandes Desafíos que actúan como catalizadores del desarrollo y sirven como objetivo a corto plazo en ausencia de aplicaciones asesinas inmediatas . El Gran Desafío no es en sí mismo una agenda o un hito de investigación, sino un medio para estimular y evaluar el progreso coordinado a través de múltiples fronteras técnicas. Se han propuesto varios grandes desafíos para el campo de la robótica modular autorreconfigurable:

Transductores inductivos

Una solución potencial única que puede explotarse es el uso de inductores como transductores. Esto podría resultar útil para solucionar problemas de acoplamiento y unión. Al mismo tiempo, también podría ser beneficioso por sus capacidades de detección de acoplamiento (alineación y búsqueda de distancia), transmisión de energía y comunicación (señal de datos). Puede ver un vídeo de prueba de concepto aquí. La exploración bastante limitada de esta vía es probablemente una consecuencia de la falta histórica de necesidad de este enfoque en cualquier aplicación.

grupos de Google

Auto-Reconfiguración y Tecnología Modular es un grupo de discusión sobre la percepción y comprensión del campo en desarrollo de la robótica.

Modular Robotics Google Group es un foro público abierto dedicado a anuncios de eventos en el campo de la Robótica Modular. Este medio se utiliza para difundir convocatorias a talleres, números especiales y otras actividades académicas de interés para los investigadores de robótica modular. Los fundadores de este grupo de Google pretenden facilitar el intercambio de información e ideas dentro de la comunidad de investigadores de robótica modular de todo el mundo y así promover la aceleración de los avances en robótica modular. Cualquier persona interesada en los objetivos y avances de la Robótica Modular puede unirse a este grupo de Google y conocer las novedades en este campo.

Sitios web dedicados específicamente a explorar esta tecnología.

Ver también

Otras lecturas

Referencias

  1. ^ P. Moubarak, et al., Robótica móvil modular y reconfigurable, Revista de robótica y sistemas autónomos, 60 (12) (2012) 1648 – 1663
  2. ^ N. Brener, F. Ben Amar y P. Bidaud, "Caracterización de robots modulares de celosía mediante grupos de desplazamiento discreto", en IEEE/RSJ Int. Conf. sobre robots y sistemas inteligentes (IROS) , Tapei, Taiwán, octubre de 2010.
  3. ^ Bronceado, Ning; Hayat, Abdullah Aamir; Elara, Mohan Rajesh; Madera, Kristin L. (2020). "Un marco para la taxonomía y evaluación de sistemas robóticos autorreconfigurables". Acceso IEEE . 8 : 13969–13986. Código Bib : 2020IEEEA...813969T. doi : 10.1109/ACCESS.2020.2965327 . ISSN  2169-3536.  Este artículo incorpora texto disponible bajo la licencia CC BY 4.0.
  4. ^ "Robots modulares reconfigurables en aplicaciones espaciales" (PDF) . Centro de Investigación de Palo Alto ( PARC ). 2004.
  5. ^ Universidad, Carnegie Mellon. "Claytronics - Universidad Carnegie Mellon". www.cs.cmu.edu .
  6. ^ Feczko, Jacek; Manka, Michal; Krol, Pawel; Giergiel, Mariusz; Uhl, Tadeusz; Pietrzyk, Andrzej (julio de 2015). "Revisión de los sistemas robóticos modulares autoreconfigurables". 2015 10º Taller Internacional sobre Movimiento y Control de Robots (RoMoCo) . págs. 182-187. doi :10.1109/RoMoCo.2015.7219733. ISBN 978-1-4799-7043-8. S2CID  34234072.
  7. ^ Mackenzie, Dana; Manka, Michal; Krol, Pawel; Giergiel, Mariusz; Uhl, Tadeusz; Pietrzyk, Andrzej (8 de agosto de 2003). "Los que cambian de forma recorren un camino desalentador hacia la realidad". Ciencia . 301 (5634): 754–756. doi : 10.1126/ciencia.301.5634.754. PMID  12907773. S2CID  28194165.
  8. ^ Materiales programables. José Miguel. Patente del Reino Unido GB2287045B concedida el 14 de mayo de 1997.
  9. ^ Robots fractales Archivado desde el original.
  10. ^ A. Brunete, M. Hernando y E. Gambao, "Arquitectura modular multiconfigurable para microrobots de inspección de tuberías de bajo diámetro", Actas de la Conferencia Internacional IEEE 2005 sobre Robótica y Automatización, 2005, págs. doi :10.1109/ROBOT.2005.1570166
  11. ^ Levi, P.; Maestro, E.; van Rossum, AC; Krajnik, T.; Vonasek, V.; Stepán, P.; Liu, W.; Capparrelli, F. (31 de marzo de 2014). "Una arquitectura cognitiva para robots modulares y autorreconfigurables" (PDF) . Actas de la conferencia internacional de sistemas IEEE de 2014 . Conferencia de sistemas (SysCon), octava edición anual de IEEE de 2014. págs. 465–472. doi :10.1109/SysCon.2014.6819298. ISBN 978-1-4799-2086-0. S2CID  30709324.
  12. ^ Rohan Thakker, Ajinkya Kamat, Sachin Bharambe, Shital Chiddarwar y KM Bhurchandi. "ReBiS: robot serpiente bípedo reconfigurable". En Actas de la Conferencia Internacional IEEE/RSJ 2014 sobre Robots y Sistemas Inteligentes, 2014.
  13. ^ Hayat, AA; Parween, R.; Elara, señor; Parsuraman, K.; Kandasamy, PS (mayo de 2019). "Panthera: Diseño de un robot barrido de pavimento reconfigurable". 2019 Congreso Internacional de Robótica y Automatización (ICRA) . págs. 7346–7352. doi :10.1109/ICRA.2019.8794268. ISBN 978-1-5386-6027-0. S2CID  199541251.
  14. ^ Lilian Chin; quemaduras máximas; Gregorio Xie; Daniela Rus. "Locomoción estilo aleta a través de fuertes robots modulares en expansión" en IEEE Robotics and Automation Letters (volumen: 8, número: 2, páginas: 528 - 535, febrero de 2023)
  15. ^ "Inicio". Archivado desde el original el 4 de agosto de 2002 . Consultado el 6 de noviembre de 2006 .
  16. ^ "M-TRAN (Transformador modular) MTRAN". unidad.aist.go.jp . Archivado desde el original el 5 de marzo de 2016.
  17. ^ Robótica modular estocástica del Cornell Creative Machines Lab (CCSL).
  18. ^ Zykov, Víctor; Mytilinaios, Efstathios; Adams, Bryant; Lipson, Hod (2005). "Máquinas autorreproductoras". Naturaleza . 435 (7039). Springer Science y Business Media LLC: 163–164. doi :10.1038/435163a. ISSN  0028-0836. PMID  15889080. S2CID  4362474.
  19. ^ aquí
  20. ^ Robots de habitación
  21. ^ Página web de Roombots del laboratorio de biorrobótica
  22. ^ Sambot
  23. ^ Robots modulares Swarm de autoensamblaje
  24. ^ Cheung, KC, Demaine, ED, Bachrach, JR y Griffith, S., "Ensamblaje programable con cadenas universalmente plegables (Moteins)", IEEE Transactions on Robotics, vol. 27, núm. 4, págs. 718-729 (2011).
  25. ^ Simbrión
  26. ^ "Arena inteligente y guijarros robóticos". MIT. 2 de abril de 2012.
  27. ^ "DPRSim: el simulador de renderizado físico dinámico". Intel.
  28. ^ Winkler, L.; Vonasek, V.; Desgastado, H.; Preucil, L., "Robot3D: un simulador de robots móviles modulares autorconfigurables", Conferencia IEEE sobre fusión e integración de multisensores para sistemas inteligentes (MFI), páginas 464,469, 13-15 de septiembre de 2012 doi: 10.1109/MFI.2012.6343016

enlaces externos