{"id":102854,"date":"2018-03-11T10:25:11","date_gmt":"2018-03-11T10:25:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/desing-and-control-of-intelligent-heterogeneous-multiconfigurable-chained-microrobotic-modular-systems\/"},"modified":"2018-03-11T10:25:11","modified_gmt":"2018-03-11T10:25:11","slug":"desing-and-control-of-intelligent-heterogeneous-multiconfigurable-chained-microrobotic-modular-systems","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/inteligencia-artificial\/desing-and-control-of-intelligent-heterogeneous-multiconfigurable-chained-microrobotic-modular-systems\/","title":{"rendered":"Desing and control of intelligent heterogeneous multiconfigurable chained microrobotic modular systems"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Alberto Brunete Gonzalez <\/strong><\/h2>\n<p>El objetivo de esta tesis es el dise\u00f1o y control de microrobots inteligentes modulares heterog\u00e9neos multiconfigurables de tipo cadena. Es decir, el desarrollo de microrobots compuestos por diferentes tipos de m\u00f3dulos capaces de realizar diferentes tipos de movimientos (gaits en ingl\u00e9s) y que pueden ser dispuestos en diferentes configuraciones (siempre en cadena) dependiendo de la tarea a realizar.  heterog\u00e9neo es la palabra clave en esta tesis. Es posible encontrar en la literatura muchos dise\u00f1os sobre robots modulares, pero casi todos ellos son homog\u00e9neos: todos se componen de los mismos m\u00f3dulos, excepto en algunos dise\u00f1os que tienen dos m\u00f3dulos diferentes (pero uno de ellos pasivo). En esta tesis, se proponen varios m\u00f3dulos activos (rotaci\u00f3n, soporte, extensi\u00f3n, helicoidales, etc.) Que pueden combinarse y ejecutar diferentes movimientos, adem\u00e1s de otros pasivos (bater\u00edas, sensores, medici\u00f3n de la distancia recorrida) como complemento a los primeros.  durante el desarrollo de esta tesis, varios m\u00f3dulos han sido desarrollados: rotaci\u00f3n (en realidad se trata de un m\u00f3dulo de doble rotaci\u00f3n, pero por simplicidad se le llama de rotaci\u00f3n), helicoidal, soporte, extensi\u00f3n, c\u00e1mara, contacto (que est\u00e1 incluido en el m\u00f3dulo de la c\u00e1mara) y bater\u00edas. Algunos otros est\u00e1n todav\u00eda en fase de dise\u00f1o o conceptual, pero pueden ser utilizados en la simulaci\u00f3n. Son el m\u00f3dulo basado en sma (ya existe un prototipo), el m\u00f3dulo de medici\u00f3n de distancia recorrida (en fase de dise\u00f1o) y el m\u00f3dulo de sensores (en fase conceptual). Todos los m\u00f3dulos han sido dise\u00f1ados con la idea de ser miniaturizados en el futuro, por lo que tanto la electr\u00f3nica como los programas de control embebidos se han hecho tan simples como es posible (manteniendo por supuesto la funcionalidad prevista). El di\u00e1metro final de los m\u00f3dulos es 27mm. Aunque no se puedan considerar t\u00e9cnicamente como microrobots, est\u00e1n en la mesoescala (entre cientos de micras y decenas de cent\u00edmetros) y en la literatura se les suele llamar por simplicidad minirobots o microrobots.  paralelamente a la construcci\u00f3n de los m\u00f3dulos se ha desarrollado un simulador para proporcionar un medio eficaz de creaci\u00f3n de prototipos y de verificaci\u00f3n de los algoritmos de control, dise\u00f1o de hardware, y exploraci\u00f3n de escenarios de despliegue del sistema. Est\u00e1 construido sobre un software (libre y de c\u00f3digo abierto) de simulaci\u00f3n de din\u00e1mica de cuerpos r\u00edgidos, el open dynamics engine (ode). Los m\u00f3dulos simulados se han dise\u00f1ado de la forma m\u00e1s simple posible (usando primitivas simples) para hacer fluida la simulaci\u00f3n, pero tratando de reflejar lo m\u00e1s posible sus condiciones reales y los par\u00e1metros f\u00edsicos, sus componentes electr\u00f3nicos y buses de comunicaci\u00f3n, y el software incluido en los m\u00f3dulos. El simulador ha sido validado con la informaci\u00f3n obtenida en experimentos con m\u00f3dulos reales, y esto ha ayudado a ajustar los par\u00e1metros del simulador para tener un modelo preciso.  la experiencia adquirida con los primeros prototipos mostr\u00f3 que los sistemas de locomoci\u00f3n utilizados en el interior de tuber\u00edas tambi\u00e9n podr\u00edan ser adecuados fuera de ellas, y que los prototipos y la arquitectura de control son \u00fatiles en espacios abiertos. De esta manera, la investigaci\u00f3n se extendi\u00f3 a los espacios abiertos y se a\u00f1adi\u00f3 el sistema de \u00abego-positioning\u00bb.  el sistema de \u00abego-positioning\u00bb es un m\u00e9todo que permite a los robots de un enjambre conocer su posici\u00f3n y orientaci\u00f3n en base a la proyecci\u00f3n de secuencias de im\u00e1genes codificadas compuestas por franjas horizontales y verticales sobre fotodiodos colocados en los robots. Este concepto tambi\u00e9n puede aplicarse a los m\u00f3dulos de un microrobot para que puedan conocer su posici\u00f3n y orientaci\u00f3n, y para enviar comandos a todos ellos al mismo tiempo. En esta tesis se ha perfeccionado el sistema.  se ha desarrollado una arquitectura de control basada en comportamientos como centro del sistema. Dado que los m\u00f3dulos no pueden tener un procesador de grandes capacidades, se incluye en la arquitectura un control central (pc) para proporcionar el control de alto nivel. El control central tiene dos partes: una basada en modelos y otra basada en comportamientos. El control embebido en los m\u00f3dulos est\u00e1 totalmente basado en comportamientos. Entre los dos hay un agente heterog\u00e9neo (o capa) que permite que el control central trate a todos los m\u00f3dulos de la misma manera, ya que la capa heterog\u00e9nea traduce sus \u00f3rdenes a comandos espec\u00edficos del m\u00f3dulo. Esta arquitectura basada en comportamientos ha sido elegida porque es especialmente adecuada para el dise\u00f1o y control de robots inspirados en sistemas biol\u00f3gicos, ha demostrado ser adecuada para sistemas modulares e integra muy bien niveles altos y bajos de control.  con el fin de comunicar a todos los actores (comportamientos, m\u00f3dulos y control central), se ha desarrollado un protocolo de comunicaci\u00f3n basado en i2c. Este protocolo permite enviar mensajes del operador al control central, del control central a los m\u00f3dulos y entre comportamientos.  dentro de la arquitectura tambi\u00e9n se ha desarrollado un \u00ablenguaje de descripci\u00f3n de modulos\u00bb (mdl por sus siglas en ingl\u00e9s \u00abmodule description language\u00bb), un lenguaje que permite a los m\u00f3dulos transmitir sus capacidades al control central, para que pueda procesar esta informaci\u00f3n y elegir la mejor configuraci\u00f3n y los par\u00e1metros del microrobot. Mdl puede ser extendido para trabajar con casi cualquier tipo de m\u00f3dulo, no s\u00f3lo con los desarrollados en esta tesis.  dentro de la arquitectura de control se ha desarrollado un algoritmo gen\u00e9tico con el fin de: primero, determinar los m\u00f3dulos a utilizar para tener una configuraci\u00f3n \u00f3ptima para una tarea espec\u00edfica (petici\u00f3n de configuraci\u00f3n), y segundo, determinar los par\u00e1metros \u00f3ptimos para el mejor funcionamiento de un m\u00f3dulo dada una configuraci\u00f3n (optimizaci\u00f3n de par\u00e1metros).  como resumen, las principales contribuciones que se pueden encontrar en esta tesis son: el dise\u00f1o y la construcci\u00f3n de un microrobot modular heterog\u00e9neo multiconfigurable de tipo cadena capaz de ejecutar diferentes tipos de locomoci\u00f3n (tipo serpiente, gusano, helicoidal, combinaci\u00f3n de los anteriores y nuevos), el dise\u00f1o de un interfaz com\u00fan para los m\u00f3dulos, una arquitectura de control basada en comportamientos para robots modulares heterog\u00e9neos de tipo cadena, un simulador de la f\u00edsica y la din\u00e1mica (incluyendo el dise\u00f1o de un modelo de servo), electr\u00f3nica, comunicaciones y rutinas de software embebidas en los m\u00f3dulos y finalmente, la mejora del sistema de \u00abego-positioning\u00bb.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Desing and control of intelligent heterogeneous multiconfigurable chained microrobotic modular systems<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Desing and control of intelligent heterogeneous multiconfigurable chained microrobotic modular systems <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Alberto Brunete Gonzalez <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Madrid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 13\/07\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Miguel Hernando Guti\u00e9rrez<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: ramon Galan lopez <\/li>\n<li>marc Carreras p\u00e9rez (vocal)<\/li>\n<li>nadine Piat (vocal)<\/li>\n<li>Manuel angel Armada rodriguez (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Alberto Brunete Gonzalez El objetivo de esta tesis es el dise\u00f1o y control de microrobots inteligentes modulares 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