Construcción de robots bípedos Proyecto de Grado Construcción de robots bípedos

Descripción general Alcance del proyecto: Restricciones: “Construir un robot móvil de dos patas que sea capaz de desplazarse cuasiestáticamente, con la posibilidad de realizar el seguimiento de un objeto o su evasión” Restricciones: Costo Tiempo

Objetivo a largo plazo Construcción de un robot de dos patas que camine y evada un objeto identificado. Dos problemas: Locomoción cuasiestática (COG sobre el PS) El segundo objetivo puede hacerse en dos niveles: Cámara de Video => Segmentación Sensores básicos (IR) => Procesamiento de la señal

Fase 1 (10/05 - 06/07) Estudio de los robots de la Robocup 2004 Estudio sobre motores y sensores Lectura de papers sobre róbotica bípeda, en particular sobre locomoción dinámica y estática Definición del alcance del Proyecto Construcción del sitio web

Fase 1 (10/05 – 06/07) (II) Estudio de computación evolutiva Estudio de simuladores de sistemas de cuerpos rígidos Construcción de prototipos simples de robots simulados Construcción de un preprocesador de páginas web

Artefactos producidos Documentos en LaTeX sobre: RoboCup 2004 Simuladores Actuadores y sensores* Cinemática inversa y planificación de trayectorias* Sitio web del proyecto: http://www.fing.edu.uy/~pgrobip Plan de trabajo* * (disponible en el sitio Web)

InterFase (06/07 - 16/07) Terminar Estado del Arte Propuesta de plan de trabajo Propuestas de requerimientos del diseño Creación del primer set de transparencias

Robots interesantes... Toddler (Parallax) Biped Scout (LynxMotion) GuRoo ISAAC

Sensores Velocidad Posición Presión = Fuerza = Aceleración Tacómetro óptico Posición Potenciómetro Integración de la salida de un tacómetro Presión = Fuerza = Aceleración Resistencia tipo resorte R = R(P) Sensor piezoeléctrico (cristal de cuarzo)

Sensores (II) Inclinación Sensores ópticos Temperatura Inclinómetros (mediocres, fáciles y baratos) Giroscopios (buenos y caros) Sensores ópticos Fotodiodos Fotorresistencias Temperatura Termocuplas Termistores

Motores DC Stepper C w = E I Par cte. a velocidad cte. Alta velocidad a menos que haya reducciones Disponibilidad media (Taladros) Stepper Wave Drive, High Torque, WD-HT Par no constante y bastante débil Interfaz simple con uP (PWM) Alta disponibilidad (FDD)

Motores Servo Baja velocidad, alto torque. Realimentación interna (posición) Caros...

Simuladores DynaMechs BioRobotic ODE Se usó en GuRoo, es Open Source Proyecto inactivo BioRobotic Hay que aprender Config++ (no estándar) Prototipado rápido ODE En las corridas con visualización es relativamente lento (OpenGL) Muy activo

ODE Escrita en C++, interfaz en C. http://www.q12.org Un programa de ODE tiene 3 “módulos” Cuerpos Geometrías de colisión Visualización Falencias de la biblioteca: Poca integración entre los módulos Modelado de la fricción coulombiana ¿¿ Unidades ??

Líneas de trabajo a corto plazo: IK Cinemática inversa + Restricciones de estabilidad estática (COG sobre POS) Dado r, hallar q / Mín ||r-J(q).q|| s.a. f(q)<0, h(q) = 0 Problema de optimización matemática Generación de trayectorias: Dados (r0,q0) y r1 determinar: r(t), q(t) / IK + EstabEstática + Interpolación

IK (II) Generación de trayectorias estables Off-line (se puede invertir más tiempo) On-line (¡tiempo real!, mucho más dinámico) En los prototipos de ODE, se eligieron posiciones “a ojo”, y se usa un cierto perfil de velocidades

Elección del perfil de w La idea es mover el motor a una velocidad w = w(q,t). Esto permite Control de las vibraciones imponiendo derivada nula en t=0 y t=T Movimientos más suaves Los prototipos implementan algunos posibles: On/Off (valor constante) Sinusoidal w = Dq/T * (1 - cos(2p t/T)), Dq=q1-q0 Proporcional w = Dq/T * (1 - cos(2p t/T)), Dq=q1-q(t)

Fase 2 – Definición del Diseño 16/07 - 01/10 Refinamiento del plan de trabajo Refinamiento de los requerimientos Diseño electromecánico (hardware) Desarrollo del software de control Validación del diseño (simulaciones, ...) A nivel del robot (usando ODE, ...) A nivel de las EDOs (usando Matlab, ...) (?)

Resumen Definir objetivos claros y específicos a través del refinamiento del alcance Inventario de HW/SW disponible

¿Preguntas? ¡Gracias!