SISTEMA ROBOTICO CON CAPACIDAD TODOTERRENO Y PLATAFORMA GIROESTABILIZADA PARA COLABORACION CON VEHICULOS AEREOS NO TRIPULADOS.

Sistema robótico con capacidad todoterreno y plataforma giroestabilizada para colaboración con vehículos aéreos no tripulados.

El sistema consta de una plataforma móvil con tracción por medio de orugas, un sistema de control a bordo, un conjunto de sensores que obtienen información tanto del entorno como de la actitud del sistema robótico en su conjunto y una plataforma horizontal dotada de dos grados de libertad. Esta plataforma permite la colaboración con vehículos aéreos no tripulados en la forma de facilitar su despegue y aterrizaje sobre el sistema robótico móvil, gracias a la estabilización automática de la plataforma que se mantendrá horizontal

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200703290.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE MALAGA.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: MALAGA.

Inventor/es: FERNANDEZ LOZANO,JUAN JESUS, GARCIA CEREZO,ALFONSO JOSE, GOMEZ DE GABRIEL,JESUS MANUEL, MARTINEZ RODRIGUEZ,JORGE LUIS, MANDOW ANDALUZ,ANTHONY, MORALES RODRIGUEZ,JESUS, PEQUEO BOTER,ALEJANDRO.

Fecha de Solicitud: 13 de Diciembre de 2007.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 18 de Octubre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64F1/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64F INSTALACIONES EN TIERRA O INSTALACIONES EN CUBIERTA DE PORTAAVIONES ESPECIALMENTE ADAPTADAS PARA SU USO EN CONEXIÓN CON AERONAVES; DISEÑO, FABRICACIÓN, ENSAMBLAJE, LIMPIEZA, MANTENIMIENTO O REPARACIÓN DE AERONAVES, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; MANIPULACIÓN, TRANSPORTE, ENSAYO O INSPECCIÓN DE COMPONENTES DE AERONAVES, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.Instalaciones en tierra o instalaciones en cubierta de portaaviones (adaptadas especialmente para aeronaves cautivas B64F 3/00).
  • G05D1/02E

Clasificación PCT:

  • B64F1/00 B64F […] › Instalaciones en tierra o instalaciones en cubierta de portaaviones (adaptadas especialmente para aeronaves cautivas B64F 3/00).
  • G05D1/02 FISICA.G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 1/00 Control de la posición, del rumbo, de la altitud o de la actitud de vehículos terrestres, acuáticos, aéreos o espaciales, p. ej. piloto automático (sistemas de radionavegación o sistemas análogos que utilizan otras ondas G01S). › Control de la posición o del rumbo por referencia a un sistema de dos dimensiones.
SISTEMA ROBOTICO CON CAPACIDAD TODOTERRENO Y PLATAFORMA GIROESTABILIZADA PARA COLABORACION CON VEHICULOS AEREOS NO TRIPULADOS.

Fragmento de la descripción:

Sistema robótico con capacidad todoterreno y plataforma giroestabilizada para colaboración con vehículos aéreos no tripulados.

Sector de la técnica

La presente invención pertenece a los sectores del control y los vehículos de transporte, concretamente al de los sistemas de control de la posición, rumbo o altitud de vehículos y al de los vehículos a motor con cargas especiales.

Estado de la técnica

Las operaciones de búsqueda y rescate en escenarios de desastres plantean importantes problemas a los equipos de intervención: entornos desconocidos y no estructurados, movilidad sobre terreno difícil, duración de las operaciones, detección y manipulación de víctimas y material peligroso, o retirada de escombros, por nombrar sólo unos pocos. Además debe añadirse la dificultad en la detección de víctimas o de material peligroso.

Para solventar o mitigar al menos en parte estos problemas, se han desarrollado distintos sistemas robóticos. Por ejemplo, en ES 2 156 767 se propone un sistema robótico con capacidades todoterreno capaz de reconocer una zona afectada para identificar víctimas u objetos de interés. Sin embargo, la limitada velocidad de desplazamiento que imponen los medios de locomoción con tales capacidades todoterreno ralentizan y dificultan cubrir un área extensa como la que puede ser afectada en caso de catástrofes naturales. Además, cuando existe la posibilidad de que haya víctimas humanas aumentar el tiempo que tarda en rescatarse a la víctima disminuye considerablemente las posibilidades de supervivencia de la misma.

Para solventar este problema se han propuesto sistemas compuestos por varios robots. En US 6 687 571 se describe un sistema robótico formado por varios robots que forman un único equipo, cada uno de ellos dotado de sensor, sistema de comunicaciones y procesador. La idea de tales sistemas es multiplicar la velocidad a la que se explora una zona de interés.

No obstante, cuando la zona de interés es extensa, obtener una rapidez razonable en la exploración puede requerir un número impracticable de robots. Como solución a tal problema, en US 6 588 791 se propone un robot capaz de desplazarse por el aire. Tal tipo de robot, que suele denominarse vehículo aéreo no tripulado, se emplea para rastrear con mayor velocidad un área de interés.

Para mejorar los resultados de la exploración se emplean, igualmente, equipos de varios robots aéreos. Dichos vehículos adolecen habitualmente de un alcance muy limitado, ya que son vehículos ligeros que incorporan equipos sensoriales y de comunicaciones que sobrecargan su limitada capacidad de carga de pago. Así, su participación efectiva en las tareas de exploración queda muy limitada por su escasa autonomía, lo que a su vez limita las aplicaciones reales.

Resumiendo, el estado de la técnica presenta varias características:

1) La exploración de las zonas de interés en el caso de desastres debe realizarse rápidamente, a lo que puede ayudar incorporar equipos formados por varios robots.

2) Para incrementar el alcance y la velocidad de la identificación de las zonas u objetos de interés pueden unirse al equipo de robots vehículos aéreos no tripulados que incorporen sensores apropiados.

3) Tales robots aéreos son vehículos ligeros para poder disponer de ellos en un número suficiente. Por tanto, tienen una limitada carga de pago y un corto alcance.

4) La carga de pago y el alcance de los vehículos aéreos no tripulados se encuentra además disminuida al acarrear los sensores necesarios para su misión.

En consecuencia, el estado de la técnica presenta limitaciones en cuanto al alcance de vehículos aéreos no tripulados que colaboren en equipos de varios robots.

Descripción detallada de la invención

El presente documento describe un sistema robótico todoterreno capaz de colaborar con vehículos aéreos no tripulados, incluyendo facilitar el despegue y aterrizaje de los mismos desde una plataforma giroestabilizada adosada al propio sistema robótico.

El sistema consta de una plataforma móvil con tracción mediante cadenas, un sistema de control a bordo, un sistema de comunicaciones inalámbricas, un sistema de sensores externos, un sistema de sensores internos y una plataforma giroestabilizada por medio de dos grados de libertad.

El sistema robótico recibe información del entorno a través del sistema de sensores externos. Dichos sensores recaban información acerca de obstáculos, terreno circundante, etc., y la envían al sistema de control. Dicho sistema de control, en base a la información recibida y a un plan previo o a las órdenes recibidas remotamente, genera órdenes para el sistema de locomoción del sistema robótico, siempre de acuerdo con la política determinada para el equipo de robots en el que esté integrado. Al mismo tiempo, los sensores internos proporcionan información acerca del estado del sistema robótico, en la forma de datos sobre velocidad, inclinación o estado de la plataforma. En función de esa información, dos sistemas de actuación ligados a los dos grados de libertad de la plataforma mantienen ésta horizontal, de manera que puede utilizarse como pista de despegue y aterrizaje por un robot aéreo. Esto permite que tal robot aéreo pueda desplazarse hasta las inmediaciones de la zona de interés antes de efectuar su vuelo, aumentando su autonomía. Asimismo, pueden disponerse los medios para repostar automáticamente al robot aéreo, multiplicando su autonomía.

Todo el conjunto se encuentra alimentado mediante un generador eléctrico instalado a bordo.

Descripción de los dibujos

Figura 1. Esquema general de la invención en vista de perfil y planta, donde pueden apreciarse las cadenas de tracción (a) compuestas por una cadena (b) sobre la que se apoya el robot y que permite su desplazamiento al ser accionada, una rueda tractora (c), los rodillos de apoyo (d) y la rueda tensora (e); el grupo autógeno (f) montado en el centro de la plataforma móvil; el sistema de comunicaciones (g); el subsistema de control de alto nivel (h), montado a proa de la plataforma; el subsistema de control de bajo nivel (i), montado a popa de la plataforma móvil; la plataforma giroestabilizada (j); los dos actuadores lineales (k) de la misma; y el soporte con actuador (1) para un elemento de intervención en el entorno.

Figura 2. Esquema general de la invención en vista de planta, donde pueden apreciarse el subsistema de control de alto nivel (h), montado a proa de la plataforma; el subsistema de control de bajo nivel (i), montado a popa de la plataforma móvil; la plataforma giroestabilizada (j); y el soporte con actuador (1) para un elemento de intervención en el entorno.

Modos de realización de la invención

A continuación se describe un ejemplo de realización de la invención de carácter no limitativo.

El sistema consta de una plataforma móvil, un sistema sensorial, un sistema de comunicaciones, un sistema de control (h, i), y una plataforma giroestabilizada (j).

La plataforma móvil dispone de tracción mediante cadenas con direccionamiento por deslizamiento (a). (a) está compuesto por dos trenes de cadenas (b) dispuestos a ambos lados del vehículo. El accionamiento de las cadenas (b) a igual velocidad provoca el desplazamiento lineal del vehículo, mientras que una diferencia de velocidades produce un giro del mismo. Cada tren de cadena (a) está compuesto por los siguientes elementos:

- Una cadena (b) sobre la que se apoya el robot y que permite su desplazamiento al ser accionada.

- Una rueda motriz (c) que engrana en la cadena y que permite transmitirle el movimiento.

- Una serie de rodillos (d) de apoyo que sujetan la cadena y soportan el peso del vehículo.

- Una rueda guía (e) que mantiene tensa la cadena (b).

- Un motor eléctrico que acciona la cadena a través de la rueda motriz.

- Una etapa de potencia que alimenta al motor.

El sistema de alimentación autónoma (f) consiste en un grupo autógeno de generación de energía eléctrica a partir de un motor de combustión interna.

El sistema sensorial del robot se puede subdividir en un subsistema de sensores internos y un subsistema de sensores externos. El subsistema de sensores internos...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema robótico con capacidad todoterreno y plataforma giroestabilizada para colaboración con vehículos aéreos no tripulados, caracterizado porque comprende:

a. Una plataforma móvil,

b. Un sistema sensorial, que comprende a su vez un subsistema de sensores internos y un subsistema de sensores externos;

c. Un sistema de comunicaciones,

d. Un sistema de control, que comprende a su vez una red de computadores digitales;

e. Una plataforma giroestabilizada dotada de dos grados de libertad y que puede plegarse parcialmente para facilitar el tránsito del sistema robótico por entornos angostos cuando no es necesaria la utilización de la plataforma, y que comprende a su vez actuadores que la mantienen permanentemente en posición horizontal en función de las órdenes recibidas desde el sistema de control, y que son calculadas a partir de la información sobre la inclinación que obtiene del sistema sensorial.

2. Sistema robótico con capacidad todoterreno y plataforma giroestabilizada para colaboración con vehículos aéreos no tripulados según la reivindicación anterior caracterizado porque:

a. La plataforma giroestabilizada dispone de balizas o marcas para facilitar las operaciones de despegue o aterrizaje de vehículos aéreos no tripulados, y comprende a su vez medios para el anclaje y/o repostaje de vehículos aéreos no tripulados;

b. La plataforma móvil comprende un sistema de tracción mediante cadenas (orugas), y en su morro o proa se ubica un soporte dotado de un actuador controlado por el sistema de control al que puede acoplarse un equipo sencillo que permita intervenir sobre el entorno, como por ejemplo un extintor de incendios;

c. El subsistema de sensores internos comprende dos medidores angulares dispuestos en los motores y que permiten conocer y controlar la velocidad de éstos y aportan información para el cálculo de la posición real del robot; y una unidad de medidas inercial que permite obtener la orientación, velocidad angular y aceleración lineal del robot en las tres dimensiones del espacio;

d. El subsistema de sensores externos comprende una cámara que permite la visión del entorno, un escáner láser para detección de objetos en el entorno, un GPS con correcciones diferenciales para conocer la posición global del robot con alta precisión, un anillo de sonares para la detección simultánea de obstáculos alrededor del robot, y sensores para la detección de otras características del entorno, tales como contador Geiger, detector de humo, sensor de temperatura, sensor de infrarrojos, sensor de sustancias peligrosas, etc; y

e. Al menos uno de los computadores que forman la red de computadores digitales comprendida en el sistema de control es un computador-autómata que realiza el control de bajo nivel, llevando a cabo las tareas de alto requerimiento de tiempo real y adquisición de información enviada por los sensores internos.


 

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