Aproximación Basada en UML para el Diseño y Codificación Automática de Plataformas Robóticas Manipuladoras
DOI:
https://doi.org/10.1016/j.riai.2016.11.001Palabras clave:
Robots manipuladores, UML, MDE-Model Driven Engineering, ROS-Robotic Operating System-, OROCOS –Open Robot Control Software-Resumen
Hoy en día, los robots manipuladores están presentes en todas las instalaciones de producción moderna industriales. Por ello, a la robótica manipuladora se la considera una disciplina decisiva en el sector industrial. Además, en un futuro no muy lejano los robots manipuladores pasarán a ser también esenciales en la vida cotidiana de la sociedad. Así, existe una demanda creciente de aplicaciones con robots manipuladores con requisitos software como son la reutilización, flexibilidad y adaptabilidad. Lamentablemente, en la actualidad hay una falta de estandarización de plataformas hardware y software, por lo que es extremadamente complicado satisfacer estos requisitos. Así, se contempla, por lo tanto, una necesidad de definir una metodología que proporcione unas pautas y guíe en el diseño, implementación y en la ejecución de sistemas software para este tipo de aplicaciones. Este trabajo explora las ventajas proporcionadas por la Ingeniería Dirigida por Modelos (MDE- Model Driven Engineering) en el diseño y desarrollo de tareas realizadas por robots manipuladores. En concreto se propone una aproximación basada en un sub-conjunto de diagramas UML (diagrama de componentes y diagrama de despliegue) para el diseño de este tipo de aplicaciones. Además, se identifican y definen los pasos a realizar para la generación automática de código que se ejecutará sobre los middlewares (MW) de comunicación más utilizados en esta disciplina. Para ello, se hará uso de las técnicas Model-To-Model y Model-To-Text nuevamente de MDE. Este trabajo, detalla la generación del código para OROCOS (el MW basado en componentes más extendido) y ROS. Finalmente, se presentan dos casos de estudio, el primero de ellos consiste en una aplicación industrial para el ensamblado de faro de vehículos que se ejecuta sobre OROCOS. El segundo caso de estudio es una aplicación de robótica de servicios en la que un robot manipulador antropomórfico realiza la tarea de seguimiento de un objeto en movimiento. Este segundo caso de estudio se ejecuta sobre ROS.Descargas
Citas
Aaron Martínez, Enrique Fernández, 2013. Learning ROS for Robotics Programming, Packt Publishing ltd.
Alonso D., Vicente-Chicote C., Ortiz F., Pastor J., Álvarez B., 2010. V3CMM: a 3-view component metamodel for model-driven robotic software development. Journal of Software Engineering for Robotics, 3- 17.
Aracil Rafael, Balaguer Carlos, Armada Manuel, 2008. Robots de Servicio. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 5(2), 6-13.
Atkinson Colin, Kühne Thomas, 2003. Model-driven development: a metamodeling foundation. IEEE Software 20(5),36–41.
Azamat Shakhimardanov, Jan Paulus, Nico Hochgeschwender, Michael Reckhaus, 2011. Deliverable D-2.1 Best Practice Assessment of Software Technologies for Robotics. [Online] Disponible en: http://www.best-ofrobotics.org/pages/publications/BRICS_Deliverable_D2.1.pdf
Balasubramanian K., Gokhale A., Karsai G., Sztipanovits J., Neema S., 2006. Developing applications using model-driven design environments. Computer 39(2), 33–40.
Bárbara Álvarez, Francisco Ortiz, Juan A Pastor, Pedro Sánchez, Fernando Losilla, Noelia Ortega, 2006. Arquitectura para control de robots de servicio teleoperados. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 3(2), 79-89
Barner S., Geisinger M., Buckl C., Knoll A., 2008. EasyLab: model-based development ofsoftware for mechatronic systems. Proc. IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications, 540 –545.
Bischoff R., Guhl T., Prassler E., Nowak W., Kraetzschmar G., Bruyninckx H., Soetens P., Haegele M., Pott A., Breedveld P., Broenink J., Brugali D., Tomatis N., 2010. BRICS – best practice in robotics. Proc. of 41st International Symposium on and 6th German Conference on Robotics (ROBOTIK), 1 –8.
Booch G, Rumbaugh J, Jacobson I (2005) The unified modelling language user guide, 2nd Edition, Addison-Wesley Professional.
Brooks A., Kaupp T., Makarenko A., Williams S., Oreback A., 2005. Towards component-based robotics. Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 163 – 168.
Brugali D., Shakhimardanov A., 2010. Component-based robotic engineering (Part II) [Tutorial]. Robotics Automation Magazine, IEEE 17(1), 100 – 112.
Bruyninckx H., 2001. Open robot control software: The OROCOS. Proc. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA), 2523-2528
Chella, A., Cossentino, M., Gaglio, S., Sabatucci, L., Seidita, V., 2010. Agent oriented software patterns for rapid and affordable robot programming. Journal of Systems and Software 83(4), 557 – 573.
Estévez E., Sánchez-García A., Gámez-García J., Gómez-Ortega J., SatorresMartínez S., 2015. A novel model-driven approach to support development cycle of robotic systems. International. Journal of Advanced Manufacturing Technology, 1-15.
Gabriel J. Garcia, Juan A. Corrales, Jorge Pomares, Fernando Torres, 2009. Survey of Visual and Force/Tactile Control of Robots for Physical Interaction in Spain. Sensors 9, 9689-9733
Garcia H, Bruyninckx H, 2014. Tool Chain (BRIDE) delivered as BRICS software distribution. [online] http://www.best-of-robotics.org/bride/
Gerkey B., Vaughan R., Howard A., 2003. The player/stage project: Tools for multi-robot and distributed sensor systems. Proc. of the International Conference on Advanced Robotics.
Javier Gámez García, Alejandro Sánchez García, Silvia Satorres Martínez, Juan Gómez Ortega, 2012. Ensamblaje automático de piezas con desviaciones dimensionales. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 9(4), 383-392
Jesse Russell, Ronald Cohn, 2012, ROS (Robotic Operating System, VSD
Marina Vallés, Jose I. Cazalilla, Ángel Valera, Vicente Mata, Álvaro Page, 2013. Implementación basada en el middleware OROCOS de controladores dinámicos pasivos para un robot paralelo. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial 10, 96–103.
Michael Geisinger, Simon Barner, Martin Wojtczyk, Alois Knoll, 2009. A software architecture for model-based programming of robot systems. LNCS, Advances in Robotics Research, Springer, 135–146.
Miller J., Mukerji J., 2003. MDA guide version [Online]. Disponible en: http://www.enterprisearchitecture-info/Images/MDA/
OPENRTM, 2015. [Online] Website: http://www.openrtm.org/openrtm/en/node/780
Orocos - the deployment component, 2012. [Online]. http://www.orocos.org/stable/documentation/ocl/v2.x/doc-xml/orocosdeployment.html
ROS msg, 2015. [Online] http://wiki.ros.org/msg
ROS sensors_msgs, 2015 [Online] http://wiki.ros.org/sensor_msgs
Sanchez-Garcia A., Estevez E., Gomez Ortega J., Gamez Garcia J., 2013. Component-based modelling for generating robotic arm applications running under OROCOS middleware. IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics. 3633-3638.
Satorres-Martínez, S., Gómez-Ortega J., Gámez-García J., Sánchez-García A., Estévez-Estévez E., 2013. An industrial vision system for surface quality inspection of transparent parts. International Journal of Advanced manufacturing Technology 68(5-8), 1123-1136
Schlegel C., Steck A., Brugali D., Knoll A., 2010. Design abstraction and processes in robotics: From code-driven to model-driven engineering. Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots, LNCS, Eds. Springer Berlin/Heidelberg 6472, 324–335.
Selic B., 2003. The pragmatics of model-driven development. IEEE Software 20(5):19–25Steinberg D., Budinsky F., Paternostro M., Merks E., 2008. EMF: Eclipse Modeling Framework, 2nd ed. Addison-Wesley Professional
Tidwell, 2008. D. XSLT,2nd Edition, O'REILLY.
Valera A., Juste D., Sánchez A. J., Ricolfe C., Mellado M., Olmos E., 2012. Aplicación de la Arquitectura Orientada a Servicios Universal Plug-andPlay para facilitar la Integración de Robots Industriales en Líneas de Producción. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (9), 24-31.
XML Metadata Interchange Specification, 2014. [Online] Disponible en: http://www.omg.org/spec/XMI/.
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