Cálculo paralelo del espacio de las configuraciones para robots redundantes

Abstract

Uno de los objetivos de la Robótica es la construcción de robots con la mayor autonomía posible, Entre las tareas que se han de realizar para que un robot pueda moverse desde un punto a otro, en un entorno de trabajo cambiante parcialmente ocupado por objetos, de forma segura, está la evaluación de todas las potenciales colisiones del robot. Uno de los conceptos que han surgido para simplificar este cálculo ha sido el de Espacio de las Configuraciones. Asimismo, el concepto de Redundancia aparece cuando se tiene un número mayor de grados de libertad que de variables necesarias para definir un cuerpo en el espacio de trabajo. Es indiscutible la potencia que se añade (sortear obstáculos, tolerancia a fallos mecánicos, etc.), sin embargo, el problema puede complicarse, llegando a ser intratable hasta por computadores paralelos. Por otro lado, el propósito del procesamiento paralelo no es la reducción de esta intrabilidad de los problemas complejos, sino reducir el tiempo para la solución de determinados problemas o incrementar su calidad. En esta memoria se propone un nuevo método (denominado deconstrucción), fundamento en un formalismo matemático sólido y de carácter general, que permite obtener una representación de los obstáculos en el C-espacio para cualquier estructura robótica. El método explota la independencia de los distintos elementos que constituyen el robot. Es aplicable en entornos bidimensionales y tridimensionales, tanto para manipuladores conocidos como a estructuras redundantes. Además, se proporciona un estudio topológico de los C-obstaculos inédito para robots redundantes. Finalmente, se proponen algoritmos de deconstrucción para distintos casos. Se identifican las posibilidades de cálculo concurrente y se implementa un algoritmo paralelo para un robot PUMA redundante. Para ello, se explotan previamente las ventajas de la simulación del rendimiento de los algoritmos paralelos en diferentes