Kinematics modeling and simulation of an autonomous omni-directional mobile robot

Modelado y simulación de un robot móvil autónomo omni-direccional

Aunque la robótica ha avanzado hasta el punto de ser relativamente accesible con proyectos de bajo costo, aún cabe la necesidad de crear modelos que representen fielmente el comportamiento físico de un robot creando una plataforma completamente virtual. Esto nos permite, por un lado, probar algoritmos de comportamiento o de inteligencia artificial y, por otro lado, encontrar probables problemas en el diseño físico. El presente trabajo propone el modelado cinemático y la simulación de un robot móvil autónomo, particularmente de un robot omni-direccional con ruedas. Se plantea la metodología para la construcción del modelo cinemático así como su implementación utilizando diversas herramientas. El resultado es un modelo que representa a un robot móvil omni-direccional triangular con ruedas, que fue probado utilizando un modelo tridimensional importado de 3D Studio®, y utilizando Matlab® para la simulación del modelo. También se implementa el mismo modelo utilizando una herramienta dedicada a la simulación de robots, que ofrece un ambiente muy completo de simulación. El ambiente de simulación ofrece un comportamiento muy cercano al real y refleja las características cinemáticas del robot.

Introducción

En la actualidad, el interés por los sistemas robóticos y mecatrónicos es cada vez mayor, ya que las plataformas robóticas que realizan diferentes tareas son cada vez más comunes en la vida cotidiana. Pueden verse en la industria, donde es habitual que realicen tareas como soldar, pintar, apilar (manipuladores) y otros procesos como transportar o llevar objetos de un lugar a otro. Los robots móviles pueden tener patas o ruedas, o incluso una combinación de ambas, dependiendo del tipo de aplicación para la que se vayan a utilizar. Los robots móviles pueden adoptar una gran variedad de formas, tamaños y tipos de movilidad que les permiten desenvolverse en su entorno, ya sea terrestre, aéreo o acuático; pueden ser dispositivos voladores o incluso pueden ser submarinos o anfibios (Rui Ding et al., 2009). Algunas de estas morfologías se inspiran en el reino animal, donde se pueden integrar movimientos de natación similares a los de los peces o los delfines (Yu, J., et al., 2012) mostrando una marcha muy natural.

Los sistemas autónomos forman parte paulatinamente de nuestro modo de vida, lo notemos o no. El creciente uso de sistemas robóticos inteligentes en aplicaciones interiores o exteriores pone de manifiesto los esfuerzos realizados por los investigadores en muchos lugares.