Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple,

y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales. 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 un brazo manipulador múltiple. Este brazo permite al sistema manipular con destreza cargas de interés, como elementos peligrosos o víctimas de desastre. Gracias a que el sistema de control y el sistema sensorial son separables del sistema robótico pero mantienen su funcionalidad y comunican sus consignas y la información del entorno mediante enlaces por radio, la carga de pago del sistema robótico puede incrementarse si es necesario desmontando los mencionados sistema de control y/o sistema sensorial

Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales.

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, y en particular a los sistemas robóticos diseñados para trabajar en ellos: entornos desconocidos y no estructurados, movilidad sobre terreno difícil, detección y manipulación de víctimas y material peligroso, o retirada de escombros, por nombrar sólo unos pocos. Estos problemas implican enfrentarse con diferentes dificultades en el caso de sistemas robóticos, que cubren distintos niveles:

Para solucionar todos 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, no dispone de manipuladores que le permitan rescatar víctimas o retirar material peligroso.

En ES 2 188 411 se describe un robot móvil dotado de un brazo manipulador de cinco grados de libertad. No obstante, no es capaz de moverse por terreno desigual y el manipulador no es capaz de evitar obstáculos en la manipulación al no superar el límite de los seis grados de libertad.

En US 6 859 359 se describe un sistema modular de sensores. Dicho sistema permite que un sistema robótico pueda contar con diferentes tipos de sensores y cambiar entre ellos con facilidad (a través de la intervención humana), pero no soluciona el despliegue simultáneo de los mismos en una misma plataforma robótica.

En US 6 438 456 se presenta un tipo de controlador remoto para un sistema robótico ligero, pero sus capacidades se limitan a facilitar la entrada de órdenes y la salida de la información, cuyo procesamiento no se hace a bordo del vehículo para limitar su necesidad de capacidad de procesamiento.

Resumiendo, el estado de la técnica presenta varias limitaciones:

Descripción detallada de la invención

El presente documento describe un sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales.

El sistema consta de una plataforma móvil con tracción mediante cadenas, un manipulador múltiple montado sobre la plataforma móvil, un sistema de control, un sistema de comunicaciones inalámbricas, un sistema de sensores externos y un sistema de sensores internos.

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 genera órdenes para el sistema de locomoción del sistema robótico, y se encuentra dividido en dos subsistemas: de alto y bajo nivel. Al mismo tiempo, los sensores internos proporcionan información acerca del estado del sistema robótico, de modo que el subsistema de control de alto nivel pueda generar las órdenes apropiadas para aproximarse al objetivo de la misión a partir del conocimiento del estado actual. Estas órdenes son recibidas por el subsistema de control de bajo nivel que las transforma en consignas apropiadas para los medios de actuación del sistema robótico. Llegado el caso, el sistema sensorial y el subsistema de control a alto nivel pueden desmontarse del sistema robótico para aumentar su carga de pago y/o disminuir su vulnerabilidad, manteniendo su funcionalidad en todo momento mediante comunicaciones radio que transmiten la información del entorno y del propio sistema robótico, por una parte, y las órdenes por otra.

Sobre la plataforma móvil se encuentra instalado un brazo manipulador múltiple, que consta de un brazo principal de cinco grados de libertad más un manipulador doble montado al final del brazo principal. Este manipulador doble cuenta con dos manipuladores de tres grados de libertad cada uno, más un cuarto grado de libertad común a ambos en la unión de los mismos al brazo principal. Así se dispone en cada uno de los dos elementos terminales de una serie de nueve grados de libertad, lo que proporciona redundancia cinemática que permite evitar obstáculos para manipular una determinada carga. Asimismo, también se encuentran instalados sobre la plataforma los elementos sensoriales que necesite la aplicación, como por ejemplo cámaras CCD para navegación o escáneres láser.

Todo el conjunto se encuentra alimentado mediante un generador eléctrico instalado a bordo, o en un remolque.

Descripción de los dibujos

Figura 1. Esquema general del sistema robótico, en el que se puede distinguir la plataforma móvil con tracción mediante cadenas (a), el manipulador múltiple (b) montado sobre la parte frontal de la plataforma móvil, y el sistema de control (c) en la parte trasera de la plataforma móvil.

Figura 2. Esquema del brazo manipulador múltiple, en el que se puede apreciar el brazo manipulador principal con su primera articulación (d), su segunda articulación (e), la tercera articulación (f), la cuarta articulación (g) y la...

1. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales, caracterizado porque comprende una plataforma móvil con tracción mediante cadenas, un brazo manipulador múltiple, un sistema de control, y un sistema sensorial; comprendiendo el brazo manipulador múltiple un brazo principal de cinco grados de libertad más un manipulador doble con tres grados de libertad en cada brazo y uno adicional común a ambos brazos en el punto de unión con el brazo manipulador de cinco grados de libertad sobre el que va montado, disponiendo cada uno de los dos elementos o brazos terminales una serie de nueve grados de libertad.

2. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según la reivindicación anterior caracterizado porque el sistema de control comprende un subsistema de bajo nivel y subsistema de alto nivel que se comunican entre sí mediante un sistema de comunicaciones inalámbricas, y el sistema sensorial comprende sensores internos que obtienen información del estado del sistema robótico y sensores externos que obtienen información del entorno de trabajo.

3. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque las comunicaciones inalámbricas son por radio.

4. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el subsistema de control de alto nivel y el sistema de sensores externos pueden desmontarse del sistema robótico y mantener su funcionalidad gracias al enlace de comunicaciones por radio.

5. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el sistema de tracción incorpora sensores y puntales retráctiles que pueden extenderse para estabilizar el conjunto cuando se opera el brazo manipulador.

6. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque los actuadores del brazo manipulador principal, del brazo manipulador doble, y/o de las cadenas de tracción de la plataforma móvil son hidráulicos.

7. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque los actuadores del brazo manipulador principal, del brazo manipulador doble, y/o de las cadenas de tracción de la plataforma móvil son eléctricos.

8. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los sensores del brazo manipulador principal y/o del brazo manipulador doble son codificadores angulares ópticos, potenciómetros, resólvers, o sensores de fuerza y par de seis ejes.

9. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el brazo manipulador doble puede desmontarse para que el brazo principal monte un elemento diferente, por ejemplo una pala o un gancho.

10. Sistema robótico con capacidad todoterreno y brazo manipulador múltiple, y elementos de control y sensoriales separables y al mismo tiempo funcionales según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende además una cámara CCD montada en la plataforma móvil y acoplada a un escáner láser 3D, y un conjunto cámara CCD - cámara térmica montadas en la articulación común del brazo manipulador doble.