Ingeniera Civil Mecánica / El presente trabajo de título consiste en el diseño y fabricación de un sistema robótico modular blando, acompañado de su respectiva caracterización técnica. El sistema se forma mediante la unión o conexión de varios módulos o unidades básicas iguales (sistema modular) y tiene la característica de que el material predominante sea resina elastomérica (robótica blanda), lo que brinda al sistema de flexibilidad en su estructura y las deformaciones que puede alcanzar. El diseño consiste en un cubo con una cámara interior vacía y cavidades en cada cara para el alojamiento de imanes, que actúan como sistema de acoplamiento entre módulos. La expansión se produce al inyectar aire comprimido a la cámara interna. Se simulan sistemas en el software VoxCad con características similares a las del diseño, con los cuales se puede apreciar la potencialidad que un sistema robótico modular blando posee: adaptabilidad de forma, flexibilidad de movimiento, alta resistencia a impacto, y la capacidad de prescindir de mecanismos complejos para su actuación. La fabricación se realiza por colada de una resina de silicona flexible y las piezas rígidas se producen por impresión 3D de tipo SLS. El método propuesto es sencillo y no requiere herramientas especiales. Los módulos resultan ser más resistentes de lo esperado, presentando fallas que muchas veces son fáciles de reparar y resistiendo expansiones de hasta diez veces su volumen inicial. Un módulo es capaz de soportar hasta ocho módulos conectados verticalmente y dos horizontalmente. La respuesta de los módulos al impulso es rápida, alcanzando el volumen final en 200 ms. La actuación en conjunto es similar a la simulada cualitativamente. La falla más común del sistema consiste en la desconexión de los módulos de las mangueras de aire a presión, lo que actúa como válvula de alivio del sistema evitando la rotura de los módulos. Como característica adicional se puede incluir la fácil reparación de los módulos luego de alguna rotura bajo ciertas condiciones como limpieza del módulo y tamaño reducido de la falla. Finalmente se estima que el costo en materiales de cada módulo es alrededor de US$ 5, sin contar costos de envío, de los moldes necesarios para la fabricación o la electrónica de control. El sistema posee características suficientes para formar estructuras simples y aprovecha las ventajas respectivas de la robótica blanda y modular. Además se identifican algunas mejoras posibles, destacando la degasificación de la resina para aumentar la resistencia de los módulos y la mejora del sistema de acoplamiento.

Ingeniero Civil Mecánico / El informe que a continuación se presenta, expone las directrices que guiarán el trabajo de tesis: Análisis del comportamiento colectivo presentado por robots vibracionales . Este trabajo de título tiene por objeto realizar el estudio y modelamiento del comportamiento individual y colectivo presentado por una serie de robots vibracionales autónomos de geometría cúbica. Como punto inicial, se considera el diseño del cuerpo de los robots en el programa Solid- Works para su posterior construcción en las impresoras tridimensionales modelo MakerBot 2, disponibles en el laboratorio de fabricación digital (FABLAB). Motores vibradores de celular servirán como elemento motriz y pilas de reloj serán la fuente de energía de los robots. La primera etapa del proceso de modelamiento se realizará mediante el rastreo de los cubos utilizando la cámara Optitrack Trio , gracias a la cual será posible conocer las trayectorias y velocidades de los robots. Con estos datos, se obtendrá un modelo estadístico de la cinemática de los robots (trayectoria y velocidad) mediante el software Matlab . En paralelo, se desarrollará una simulación realista de los cubos utilizando la librería Open Dynamics Engine (ODE) perteneciente al lenguaje de programación C++. Esta simulación será validada al enfrentar los datos obtenidos con las mediciones realizadas a los robots por medio de la cámara Optitrack Trio . En una segunda etapa, se dotará a estos robots modulares de interacciones para determinar la infl uencia de las mismas en el comportamiento presentado por los robots. La determinación de patrones de ordenamiento, al igual que en la primera etapa, será determinada mediante el seguimiento obtenido mediante el software Motive perteneciente a la marca Optitrack . Tal como en la primera etapa, se implementarán simulaciones realistas de los robots y sus interacciones para luego realizar la validación pertinente. Finalmente, se procederá a formular un modelo estocástico del movimiento de estos robots que servirá como herramienta para futuras investigaciones dentro del campo de la robótica modular.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / El presente trabajo para optar al título de magíster en ciencias de la ingeniería, mención mecánica radica en el diseño, fabricación y caracterización de una población heterogénea de robot modulares blandos. Cada robot modular es capaz de realizar un movimiento único y que en conjunto logran realizar tareas más complejas y complicadas. Cada diseño posee una característica propia la cual logra que el comportamiento de cada robot modular blando sea completamente diferente a otro. Principalmente se utiliza una fibra idealmente no extensible para impedir o guiar la expansión en ciertas direcciones logrando que el robot tenga la capacidad de rotar, de inclinar, de deslizar o de expandir en una dirección o en dos direcciones. Todos los robot modulares son simulados en un software de elementos finitos y dinámica de fluido computacional con las propiedades de un material tipo hiperelástico y un material idealmente inextensible, los cuales son sometidos a un procedimiento de presurización y despresurización controlado para observar su comportamiento e.g. su desplazamiento, deslizamiento o rotación. La fabricación de cada robot modular es realizado utilizando el método llamado litografía blanda, el cual se usa un tipo de elastómero que dentro de sus características se destacan su gran capacidad expansiva y su resistencia a la rotura. Esta silicona es depositada en moldes generadas por impresión 3D con el método llamado modelado por deposición fundida el cual es un proceso de fabricación utilizado para el modelado de prototipos y la producción a pequeña escala. Se ha realizado una comparación entre los datos adquiridos mediante las simulaciones y los datos empíricos obtenidos en base a las pruebas hechas de presurizado y despresurizado. Se adquieren el error estándar del comportamiento controlado que presenta cada módulo mediante su desviación estándar dividida por la raíz cuadrada del número de repeticiones. En esta tesis se ha podido concluir que la población de robots modulares blandos presenta un gran potencial para ser utilizados en variadas áreas de la investigación, gracias a su versatilidad para lograr diferentes configuraciones en su sistema logrando así una amplia gama de movimientos.