Curso GRATUITO en español sobre la robótica: Movilidad

 La robótica es un sector industrial muy diverso y es difícil predecir su futuro. Su potencial de crecimiento es alto, esto se puede afirmar de manera inequívoca.

Sin embargo, los participantes del mercado que producen equipos y software para la automatización industrial deben ser lo suficientemente móviles y agresivos para aprovechar todas las nuevas direcciones estratégicas y tecnológicas que serán importantes en los próximos diez años.

¿Cómo pueden los robots usar sus motores y sensores para moverse en un entorno no estructurado? Comprenderá cómo diseñar cuerpos y comportamientos de robots que reclutan extremidades y apéndices más generales para aplicar fuerzas físicas que confieren movilidad confiable en un mundo complejo y dinámico.

 Desarrollamos un enfoque para componer abstracciones dinámicas simples que automatizan parcialmente la generación de programas sensoriomotores complicados. Los temas específicos que se cubrirán incluyen: movilidad en animales y robots, cinemática y dinámica de máquinas con patas y diseño de comportamiento dinámico a través de paisajes energéticos.

Lo que aprenderás:

• Introducción: motivación y antecedentes:
  • Comenzamos con una consideración general de los animales, el ejemplo de movilidad en la naturaleza. Esto nos lleva a adoptar una postura de bioinspiración más que de biomimetismo, es decir, extrayendo principios en lugar de

apariencias y aplicándolos sistemáticamente a nuestras máquinas. n poco más de reflexión sobre la movilidad animal típica nos lleva a centrarnos en los apéndices (extremidades y colas) como fuentes de movimiento.

 La segunda parte de la semana ofrece algunos antecedentes sobre los fundamentos físicos y matemáticos de la movilidad robótica de extremidades. 

Comenzamos con un sistema lineal resorte-masa-amortiguador y consideramos la ecuación diferencial ordinaria de segundo orden que lo describe como un sistema dinámico de primer orden. 

Luego tratamos el péndulo simple, la rama cinemática revoluta más simple, de la misma manera, solo para dar una idea de la naturaleza de la dinámica no lineal que inevitablemente surge en la robótica. Terminaremos con un tratamiento de cuencas de estabilidad y energía.

• Comportamiento (plantillas) y físico (cuerpos):
  • Comenzaremos con componentes de comportamiento que toman la forma de lo que llamamos “plantillas”: mecanismos muy simples cuyos movimientos son fundamentales para las estrategias de extremidades más complejas empleadas por locomotoras de animales y robots.

Nos centraremos en el “paso de la brújula” (el movimiento de una rueda sin montura de dos radios) y el péndulo invertido cargado por resorte, las versiones abreviadas de caminantes con piernas y corredores con piernas, respectivamente.

componentes de la movilidad. Comenzaremos con la noción de leyes de escala física y luego revisaremos las propiedades de los materiales útiles y sus cifras de mérito asociadas. 

Terminaremos con una mirada breve pero crucial a la ciencia y la tecnología de los actuadores, todas las fuentes importantes de las fuerzas impulsoras y los momentos de torsión en nuestros robots.

• Anclas: comportamientos incorporados:
  • Ahora juntaremos los enlaces físicos y las articulaciones y consideraremos la geometría y la física necesarias para comprender su movimiento coordinado. Aprenderemos sobre la geometría de los grados de libertad.

Luego volveremos a Newton y aprenderemos una forma compacta de escribir la dinámica física que describe las posiciones, velocidades y aceleraciones de esos grados de libertad cuando son forzados por nuestros actuadores.

 Por supuesto, hay muchas formas diferentes de colocar las extremidades y los cuerpos. juntos: nuevamente, los animales pueden enseñarnos mucho ya que consideramos la mejor morfología para nuestros robots con extremidades.

 Los corredores de postura extendida como las cucarachas tienen seis patas que normalmente se mueven en un patrón estereotipado que consideraremos como un modelo para una máquina hexagonal.

 Los cuadrúpedos de la naturaleza tienen sus propios patrones de marcha variados que también combinaremos con varios diseños de robots de cuatro patas.

• Composición (trabajo de programación):
  • Introducimos ahora el concepto de composición dinámica, repasando dos tipos: una composición en el tiempo que denominamos “secuencial”; y composición en el espacio que llamamos “paralelo”.

Nos centraremos un poco más en ese último concepto, la composición paralela y revisaremos lo que se ha hecho históricamente y lo que se puede garantizar matemáticamente cuando las plantillas simples de la semana 2 tienen la tarea de trabajar juntas “en paralelo”

en morfologías variadamente más complicadas. . La sección final de la lección de esta semana lo lleva a los horizontes de la investigación sobre la movilidad con piernas. 

Damos ejemplos de cómo se puede anclar una misma composición en diferentes cuerpos y, a la inversa, cómo se puede hacer que el mismo cuerpo corra utilizando diferentes composiciones.

 Concluiremos con una mirada rápida al borde irregular de lo que se conoce sobre los comportamientos de transición, como los saltos.

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