Simulación y caracterización del comportamiento de robots vibracionales

Abstract

Los enjambres de robots modulares se inspiran en la naturaleza, estos sistemas son capaces de lograr tareas complicadas como un conjunto, mientras que cada individuo realiza tareas sencillas. Algunos ejemplos son: la migración de aves, movimiento de cardúmenes de peces, colonias de abejas y hormigas y en una escala más fundamental el comportamiento de las células en organismos multicelulares. El objetivo del presente estudio, es estudiar el comportamiento de un grupo de robots modulares que se desplazan mediante motores vibracionales. Cada robot puede moverse en línea recta y girar. Se estudia la capacidad del enjambre de formar figuras o patrones ingresadas por el usuario, para lograr este comportamiento, los robots provistos de sensores de luz, reciben comandos motrices mediante señales de color, dicha luz de color es enviada por un controlador central externo, este controlador se encarga de computar la acción a realizar por el robot en tiempo real. La implementación del control es hibrida, porque existe un solo controlador externo, no obstante el control es distribuido ya que depende de lazos de control local asociado a cada robot. Se utiliza la cámara OptiTrack junto al software MovieTracker para determinar posición y velocidad de los robots, estos elementos permiten crear un lazo de control cerrado, que se utiliza para corregir los errores en el movimiento de los robots. Una parte central de este estudio es el diseño del sistema de control y la calibración del proyector de manera de apuntar la luz correctamente a las fotorresistencias. Las líneas de estudio a desarrollar en esta memoria son dos: la primera línea corresponde a modelar y simular el comportamiento de los robots mediante el software Python, la segunda línea corresponde al estudio y caracterización experimental del comportamiento de los robots. Se estudian 3 casos: movimiento colectivo, Self Assembly formación de figuras tipo racimo y Self Assembly formación de figuras ingresadas por el usuario. Finalmente se analiza cómo afecta la cantidad de elementos en el sistema, al comportamiento que exhibe el sistema (tiempo de Frame, tiempo total) y cómo afecta la calidad de las figuras formadas.