Un système robotisé reconfigurable pour le nettoyage et la maintenance

Un système robotisé reconfigurable pour le nettoyage et la maintenance

Approche heuristique pour concevoir le système et les sous-systèmes reconfigurables pour une application donnée. Les aspects des itérations de conception qui sont pris en charge par les approches de conception directe et inverse sont mis en évidence. (Adapté de Journal de conception mécanique (2022). DOI : 10.1115 / 1.4053631). Crédit : Hayat et al

Les systèmes reconfigurables ou “transformateurs” sont des robots ou d’autres systèmes qui peuvent adapter leur état, leur configuration ou leur morphologie pour effectuer différentes tâches plus efficacement. Ces dernières années, des roboticiens et des informaticiens du monde entier ont développé de nouveaux systèmes autonomes et reconfigurables pour diverses applications, notamment la surveillance, le nettoyage, la maintenance et la recherche et le sauvetage.

Des chercheurs de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont récemment conçu un nouveau robot reconfigurable qui pourrait aider les humains à nettoyer et à entretenir. Ce système, présenté dans un article publié dans le Journal de conception mécaniquerepose sur une approche heuristique qui pourrait à terme aussi servir à créer d’autres robots reconfigurables.

“Les systèmes robotiques reconfigurables actuels mettent l’accent sur le développement de logiciels, de commandes et de modules électriques”, a déclaré à TechXplore le Dr Abdullah Aamir Hayat, l’un des chercheurs qui a mené l’étude. “Des travaux antérieurs sur les systèmes transformables ont identifié trois principes de transformation principaux : développer/réduire, exposer/couvrir, fusionner/diviser, et 20 facilitateurs ont été étudiés et rapportés par le groupe du professeur Kris L. Wood. De plus, la cartographie abstraite entre le comportement et les mécanismes a été étudiés par notre groupe et signalés comme principes de conception de transformation en tant que catalyseurs pour la conception de robots reconfigurables. Cependant, il manque une approche heuristique pour concevoir des systèmes et des sous-systèmes robotiques reconfigurables pour des applications réelles comme le nettoyage et la maintenance.

Le premier objectif des travaux récents de Hayat et de ses collègues était de concevoir une nouvelle approche heuristique qui pourrait être utilisée pour développer des systèmes robotiques reconfigurables. Le projet, qui a duré trois ans, a été financé par la subvention Robotics Enabling Capabilities and Technologies et mené par Hayat en collaboration avec ses collègues Dr Karthik Elangovan, M. Manivannan Kalimuthu, M. Lim Yi et M. Prathap Kandasamy, sous la direction de conseils et supervision du professeur Mohan Rajesh Elara au SUTD et du professeur Kris L. Wood à l’Université du Colorado à Denver.

L’approche heuristique qu’ils ont développée se compose de trois couches, à savoir la couche d’entrée, de sortie et de formulation. Alors que trois couches sont inhérentes à la plupart sinon à tous les processus de conception, les composants que l’équipe a inclus dans les couches de sortie sont spécifiquement adaptés pour prendre en charge la transformation des systèmes reconfigurables.

“Notre approche heuristique proposée met également en évidence la conception directe et inverse essentielle pour tester, optimiser et itérer les processus”, a déclaré Hayat. “En utilisant ce cadre, nous avons conçu un système robotique reconfigurable et des sous-systèmes pour la tâche de nettoyage et d’entretien des chaussées.”

La conception du système robotique reconfigurable créé par Hayat et ses collègues, baptisé Panthera, est basée sur une série de sous-systèmes mécaniques. Premièrement, le système a une empreinte variable qui prend en charge sa reconfiguration. Deuxièmement, il est basé sur la transmission, qui peut être adaptée pour obtenir une direction et une locomotion efficaces.

Un système robotisé reconfigurable pour le nettoyage et la maintenance

Conception d’un système robotique reconfigurable et de sous-systèmes pour la tâche de nettoyage et d’entretien des chaussées. Les principes de reconfiguration développer/réduire adoptés dans la conception conceptuelle et le prototype mettent en évidence l’état développé et réduit et ses avantages. (Adapté de Journal de conception mécanique (2022). DOI : 10.1115 / 1.4053631). Crédit : Hayat et al

De plus, le système comprend une peau ou un couvercle extérieur, qui sert de corps, un bac de stockage pour collecter les déchets, un composant de nettoyage de surface (c’est-à-dire des brosses de balayage), un composant d’aspiration/aspiration et un composant de soufflage. Combinées, toutes ces caractéristiques de conception permettent au système de nettoyer son environnement, en adaptant sa configuration en fonction de la tâche à accomplir.

“L’avantage de la forme reconfigurable du robot de balayage de chaussée est double”, a expliqué Hayat. “Premièrement, le robot peut configurer sa forme de manière autonome en fonction de la largeur de la chaussée, ce qui en fait une conception unique pour s’adapter à plusieurs chaussées et améliorer la couverture de la zone, et deuxièmement, il peut ajuster sa forme pour permettre la fluidité des piétons en fonction de la densité du mouvement des piétons. .”

Le système robotique étudié et conçu par Hayat et ses collègues est capable de locomotion omnidirectionnelle, ce qui signifie essentiellement qu’il peut se déplacer dans toutes les directions au sein de son environnement. Cette capacité est rendue possible par quatre composants de direction et de locomotion indépendants qui permettent au robot d’effectuer des virages serrés tout en nettoyant et de couvrir de plus grandes surfaces.

“Notre approche heuristique a été dérivée en extrayant des étapes significatives lors de la conception du système robotique reconfigurable pratique”, a déclaré Hayat. “Les sous-systèmes de l’approche peuvent être adaptés pour tous les projets de conception basés sur le principe de transformation et pour des applications spécifiques, comme l’accès à des terrains difficiles, des escaliers, etc.”

Les chercheurs ont évalué leur système reconfigurable dans une série de tests préliminaires et ont constaté qu’il obtenait des résultats prometteurs. Dans leurs prochaines études, cependant, ils aimeraient travailler à l’amélioration de ses performances.

Par exemple, Hayat et leurs collègues pourraient essayer d’élargir les caractéristiques et fonctionnalités de leur robot en utilisant d’autres principes de transformation. Plus précisément, ils pourraient introduire des mécanismes permettant au système de se dilater ou de s’effondrer, de s’exposer ou de se couvrir, de fusionner différents composants ou de les séparer, etc.

À l’avenir, le système robotique développé par cette équipe de chercheurs sera introduit dans des environnements réels pour automatiser les tâches de nettoyage et de maintenance. De plus, l’approche heuristique et l’architecture qui la sous-tendent pourraient être utilisées pour créer d’autres systèmes reconfigurables, y compris des véhicules autonomes ou des robots à d’autres fins.

“Les développements futurs prévoient de mettre à l’échelle ces principes dans la conception de nouveaux robots reconfigurables pour des terrains et des applications difficiles”, a ajouté Hayat. “Nous cherchons également à établir une bibliothèque de mécanismes prenant en charge les principes et les facilitateurs de transformation. Cela vise à aider les concepteurs à imaginer et à sélectionner des mécanismes appropriés prenant en charge le comportement de transformation requis. De plus, nous étudions les conceptions génératives pour les systèmes robotiques reconfigurables. ”


Un cadre pour évaluer et comparer les systèmes robotiques auto-reconfigurables


Plus d’information:
AA Hayat et al, Conception de système robotique reconfigurable avec application au nettoyage et à la maintenance, Journal de conception mécanique (2022). DOI : 10.1115/1.4053631

© 2022 Réseau Science X

Citation: Un système robotique reconfigurable pour le nettoyage et la maintenance (11 mai 2022) récupéré le 11 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-reconfigurable-robotic-maintenance.html

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