Robotica Movil

Para definir la robótica móvil, es necesario remontarse al término “robot”, viene del vocablo checo rebota, “servidumbre”, “trabajo forzado” o esclavitud, especialmente los llamados “trabajadores alquilados” que vivieron en el imperio Austrohúngaro hasta 1848.

La robótica móvil comenzó en el año de 1953 con el primer robot de este tipo llamado ELSIE (Electro-Light-Sensitive Internal-External), construido en Inglaterra. Como consecuencia a este primer robot móvil en la década de los 70 se crea SHACKEY del SRI (Standford Research Institute), que estaba provisto de una diversidad de sensores así como una cámara de visión y sensores táctiles y podía desplazarse por el suelo, creado como banco de pruebas para estudiar técnicas de Inteligencia Artificial. En los años 80 se tiene el despliegue definitivo debido al abaratamiento y mejores prestaciones de los sistemas computacionales.

La robótica móvil cubre muchos campos de aplicación, como son transporte de materiales, labores de limpieza, vigilancia y prospección, guiado de personas, asi como aplicaciones militares. Los robots autónomos son sistemas mecánicos que pueden interactuar con un ambiente, y tienen un comportamiento individual aunque este sea socializado. Las dificultades que se encuentran los robots autónomos son los círculos impredecibles y dinámicamente cambiantes, asi como su limitada autonomía y sobre todo su posicionamiento en un determinado ambiente. Para evitar estos problemas se suelen utilizar robots guiados, por lo que se establecerá una comunicación con un ordenador central que dirigirá sus movimientos e incluso coordinara varios robots colaboradores.

El substancial problema de los robots guiados es que se restringen a caminos preestablecidos y siempre requieren algún tipo de adaptación en cada reestructuración del entorno.

Sin embargo los robots móviles autónomos no se limitan a caminos preestablecidos, ya que disponen de una capacidad de percepción. Son capaces de percibir el entorno e incluso de realizar una representación de él. También se les puede dotar de la capacidad de planificar sus movimientos evitando obstáculos, así como de detectar marcas o lugares característicos para conseguir una meta.

Los robots móviles deben tener características de maniobrabilidad, controlabilidad, capacidad de tracción, estabilidad, eficiencia y consideraciones de navegación.

Pueden tener multitud de sistemas de tracción según el medio en el que se vayan a mover se podrían adaptar partes como patas, orugas, ruedas, deslizadores, etc.

Una de sus principales dificultades es determinar su posición dentro de una zona determinada. Se pueden realizar estimaciones según una posición inicial bien utilizando sistemas de medidas absolutas respecto a una referencia externa, como balizas, satélites, etc.

El mecanismo de posicionamiento se basa en el sistema de percepción de que disponga. Existen multitud de sistemas sensores como sonar, laser, infrarrojos, radares, etc., aunque no es el único fin de estos, ya que la percepción del robot le ha de servir también para interaccionar con los elementos del ambiente por el que se mueve.

Todo robot móvil se debe plantear las dos preguntas básicas:

• ¿Dónde estoy?

• ¿Cómo llego al objetivo?

Sin duda para resolver estas cuestiones se debe recurrir a la planificación de movimientos por medio de los actuadores del sistema y a técnicas de planificación, mantenimiento quizá una representación del ambiente.

1.2 Cinemáticas en robótica móvil.

Existen múltiples sistemas para proporcionar movilidad a un robot, siendo las características de maniobrabilidad y controlabilidad las más importantes. Sin embargo, existen otros aspectos básicos como la eficiencia o estabilidad que no deben ser olvidados. En el caso de micro-robots como el que nos ocupa, se suelen utilizar sistemas basados en ruedas. Se van a revisar a continuación los distintos sistemas rodados de traslación en la robótica.

1.2.1 Configuración diferencial.

Este sistema es uno de los más sencillos, se caracteriza por tener dos motores con reductora acoplados a dos ruedas diametralmente opuestas, en un eje perpendicular al robot para su desplazamiento.

Como principal inconveniente tiene la dificultad para trazar una línea recta. Cualquier pequeña desigualdad en las ruedas o en el terreno hace que pierda la línea que estaba trazando.

Configuración síncrona

Se trata de un ensamblado donde todas son direccionales y tienen tracción.

Este sistema tiene la ventaja de tener un control sencillo al poder separar la tracción de la rotación. Además el seguimiento de una línea recta lo asegura la propia configuración mecánica. Sin embargo su principal inconveniente es la complejidad de diseño e implementación.

1.2.3 Ruedas omnidireccionales.

Este sistema permite realizar movimientos complejos debido a la composición de las ruedas. Sin embargo tienen dificultades para seguir líneas rectas y su implementación es muy complicada.

Triciclo

Este sistema se basa en tres ruedas, siendo una de ellas la directriz. La principal ventaja es que no hay desplazamientos de las ruedas como ocurriría en la configuración de ruedas omnidireccionales. Las desventajas es que tiene una cinemática complicada. Si se tiene la atracción en las ruedas traseras, plantea problemas al girar en curvas, ya que la rueda interior gira a la misma velocidad que la exterior.

Sistema Arkerman

En el sistema que normalmente utilizan los automóviles, se basan en cuatro ruedas, siendo dos de ellas directrices. Su ventaja es que es fácil de implementar, pero tienen una cinemática muy complicada.

Sistema articulado.

En este sistema los dos ejes tienen capacidad directiva y de tracción. Es simple de implementar, pero es muy complicado de manejar.

1.3 Aplicaciones

Existe multitud de documentación referente a los robots móviles. Podemos realizar una revisión de acuerdo a los fines para los que han sido diseñados. Sin embargo es posible afirmar que los sistemas robóticos aplicados a algún campo se basan en una parte que proporciona la movilidad, junto con otra parte proporciona la aplicación específica.

1.3.1 Aplicaciones

...