Diseño y Simulación de un Algoritmo para el Control de un Robot Modular tipo Cadena

Abstract

Este documento de tesis presenta una revisión de los conceptos básicos que definen a los robots modulares, su clasificación y los proyectos más importantes que han sido desarrollados. La revisión se extiende a las diversas formas de control que han sido desarrolladas, haciendo especial énfasis en aquellas utilizadas en los robots modulares tipo cadena. A continuación, se describe un modelo híbrido de control utilizado para incrementar la autonomía en la generación de movimientos de locomoción de un modelo simple de robot modular tipo cadena al enfrentarse a terrenos no llanos y con obstáculos. El modelo se construye a partir de dos formas de control inspiradas en la naturaleza, los generadores centrales de patrones (CPG), que proveen un sistema de generación de primitivas de movimiento, y el control inspirado en mensajes hormonales, el cual funciona a manera de controlador de alto nivel integrando los diferentes movimientos generados por los CPG en base a información sensorial. El modelo híbrido de control y el modelo simple de robot modular son implementados en un ambiente simulado obteniendo como resultado el aumento en la capacidad de las cadenas de módulos para atravesar terrenos difíciles con un desempeño que depende del grado de integración de las diferentes primitivas de movimiento y que es superior al de un sistema de control basado solamente en CPG. Finalmente se describe un primer prototipo físico de robot modular tipo cadena que logra generar movimientos coordinados de locomoción gracias a la aplicación del algoritmo híbrido de control. / Abstract. This document presents a review of the basic concepts that help define modular robots, their classification and the most advanced projects that have been developed so far. The review is extended to the multiple control strategies that have been developed, with a special emphasis in those used on chain type modular robots. Next, a hybrid control model used to increase locomotion generation autonomy in a simple model of a chain type modular robot when facing uneven and obstacle filled terrain is described. The model is built up from two nature inspired control strategies, central pattern generators (CPG), which provide a base system for generating motor primitives, and hormone inspired control, which works as a higher level controller as it integrates the different movements generated by the CPG based on sensory information. The hybrid control model and the simple model of a chain type modular robot are implemented over a simulated environment which resulted in an increase of the ability of modular chains to travel through rough terrain with their performance depending on the degree of integration of the set of motor primitives and exceeding the performance of an only CPG control strategy. Finally a first real prototype of a chain type modular robot that generates coordinated locomotion movements thanks to the implementation of the hybrid control strategy is described.