Posicionamiento del brazo de un robot móvil como apoyo para superar obstáculos utilizando lógica difusa
Enviado: 24-03-2025
|Aceptado: 14-06-2025
|Publicado: 16-06-2025
Derechos de autor 2025 Jesús Marcey García, Franklyn Duarte
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Descargas
Palabras clave:
Estabilidad al vuelco, Navegabilidad, Superación de obstáculos, Lógica difusa, Robot móvil, posicionamiento de brazo
Agencias de apoyo:
Este trabajo fue parcialmente financiado por el proyecto No. 01-025-2016 del Decanato de Investigación de la Universidad Nacional Experimental del Táchira.
Resumen:
Se han desarrollado múltiples robots móviles capaces de superar obstáculos utilizando varios mecanismos. Entre ellos, destacan aquellos que implementan una estrategia diseñada para ubicar al robot frente al obstáculo y utilizar un brazo acoplado para generar puntos de apoyo adicionales que permitan al robot superar el obstáculo. Recientemente se ha mejorado dicha estrategia, permitiendo que el robot con un brazo acoplado pueda superar obstáculos más complejos (inclinados), estando el robot ubicado en cualquier orientación con respecto al obstáculo. En este trabajo, se presenta un sistema de inferencia difuso que permite, a partir de la orientación del robot y la inclinación de las superficies que conforman el obstáculo, determinar la posición que debe adoptar el brazo para generar un punto de apoyo efectivo que permita superar el obstáculo mientras que se minimiza el riesgo de vuelco durante la operación. Dicho sistema, ha sido validado a través de modelos teóricos que evalúan la propensión al vuelco, y utilizando simulación dinámica. Finalmente, se ha implementado en pruebas reales con el robot Lázaro, demostrando su aplicabilidad.
Citas:
Bruzzone, L., Fanghella, P., & Quaglia, G. (2017). Experimental Performance Assessment of Mantis 2, Hybrid Leg-Wheel Mobile Robot. Int. J. of Automation Technology, 11(3), 396-403. https://doi.org/10.20965/ijat.2017.p0396
Gao, X., Cui, D., Guo, W., Mu, Y., & Li, B. (2017). Dynamics and stability analysis on stairs climbing of wheel-track mobile robot. International Journal of Advanced Robotic Systems, 14(4), 1-13. https://doi.org/10.1177/1729881417720783
García, J. M., Martínez, J. L., Mandow, A., & García-Cerezo, A. (2017a). Caster-leg aided maneuver for negotiating surface discontinuities with a wheeled skid-steer mobile robot. Robotics and Autonomous Systems, 91, 25-37. https://doi.org/10.1016/j.robot.2016.12.007
García, J. M., Medina, I., Martínez, J. L., García-Cerezo, A., Linares, A., & Porras, C. (2017b). Lázaro: Robot Móvil dotado de Brazo para Contacto con el Suelo. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 14, 174-183. https://doi.org/10.1016/j.riai.2016.09.012
García, J., & Duarte, F. (2025). Overcoming obstacles with variable geometry and inclination by rolling mobile robots using their arm. Robotica. https://doi.org/10.1017/S0263574725000542
García, J., Martínez, J. L., Mandow, A., & García-Cerezo, A. (2015). Steerability Analysis on Slopes of a Mobile Robot with a Ground Contact Arm. 23rd Mediterranean Conference on Control and Automation, (págs. 267-272). Torremolinos, Spain.
https://doi.org/10.1109/MED.2015.7158761
Guarnieri, M., Takao, I., Debenest, P., Takita, K., Fukushima, E., & Hirose, S. (2008). Helios IX tracked vehicle for urban search and rescue operations: mechanical design and first tests. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, (págs. 1612-1617). Nice. https://doi.org/10.1109/IROS.2008.4651000
Jelavic, E., & Hutter, M. (2019). Whole-body motion planning for walking excavators. 2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), (págs. 2292-2299). Macau. https://doi.org/10.1109/IROS40897.2019.8967631
Klemm, V., Morra, A., Salzmann, C., Tschopp, F., Bodie, K., Gulich, L., . . . Siegwart, R. (2019). Ascento: A two-wheeled jumping robot. 2019 International Conference on Robotics and Automation, (págs. 7515-7521). Montreal. https://doi.org/10.1109/ICRA.2019.8793792
Medeiros, V., Jelavic, E., Bjelonic, M., Siegwart, R., Meggiolaro, M., & Hutter, m. (2020). Trajectory optimization for wheeled-legged quadrupedal robots driving in challenging terrain. IEEE Robotics and Automation Letters, 5(3), 4172-4179. https://doi.org/10.1109/LRA.2020.2990720
Morita, M., Nishida, T., Arita, Y., Shige-eda, M., di Maria, E., Gallone, R., & Giannoccaro, N. I. (2018). Development of robot for 3D measurement of forest environment. Journal of Robotics and Mechatronics, 30(1), 145-154. https://doi.org/10.20965/jrm.2018.p0145
Serón, J., Martínez, J., Mandow, A., García-Cerezo, A., Morales, J., Reina, A., & García, J. (2012). Terrace climbing of the Alacrane mobile robot with cooperation of its onboard arm. 12th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, (págs. 1-6). Sarajevo. https://doi.org/10.1109/AMC.2012.6197043
Shang, L., Wang, H., Si, H., Li, Y., & Pan, T. (2022). Investigating the obstacle climbing ability of a coal mine search-and-rescue robot with a hydraulic mechanism. Applied Sciences, 12(20), 1-14. https://doi.org/10.3390/app122010485
Son, D., Shin, J., Kim, Y., & Seo, T. (2022). LEVO: Mobile robotic platform using wheel mode switching primitives. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 23, 1291-1300. https://doi.org/10.1007/s12541-022-00696-1
Song, Z., Luo, Z., Wei, G., & Shang, J. (2021). Design and analysis of a six-wheeled companion robot with mechanical obstacle-overcoming adaptivity. Mechanical Sciences, 12(2), 1115-1136. https://doi.org/10.5194/ms-12-1115-2021
Suwoyo, H., Hidayat, T., & Jia-nan, F. (2023). A transformable wheel-legged mobile robot. International Journal of Engineering Continuity, 2(1), 27-39.
Woo, C., Choi, H., Yoon, S., Kim, S., & Kwak, Y. (2007). Optimal design of a new wheeled mobile robot based on a kinetic analysis of the stair climbing states. Journal of Intelligent Robot Systems, 49, 325-354. https://doi.org/10.1007/s10846-007-9139-8
Zhao, J., Zhang, Z., Liu, S., Tao, Y., & Liu, Y. (2022). Design and research of an articulated tracked firefighting robot. Sensors, 22(5086), 1-24. https://doi.org/10.3390/s22145086
Zhu, Y., Fei, Y., & Xu, H. (2018). Stability analysis of a Wheel-Track-Leg hybrid mobile robot. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 91, 515-528. https://doi.org/10.1007/s10846-017-0724-1
