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WO2015071781A2 - Estructura de plataforma robótica - Google Patents

Estructura de plataforma robótica Download PDF

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WO2015071781A2
WO2015071781A2 PCT/IB2014/063379 IB2014063379W WO2015071781A2 WO 2015071781 A2 WO2015071781 A2 WO 2015071781A2 IB 2014063379 W IB2014063379 W IB 2014063379W WO 2015071781 A2 WO2015071781 A2 WO 2015071781A2
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WO
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holes
module
nut
screw
rectangular
Prior art date
Application number
PCT/IB2014/063379
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English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015071781A3 (es
Inventor
Jorge VISCA
Pablo MARGENAT
Andrés AGUIRRE
Original Assignee
Antel Usa Inc
Universidad De La República-Facultad De Ingeniería
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Antel Usa Inc, Universidad De La República-Facultad De Ingeniería filed Critical Antel Usa Inc
Publication of WO2015071781A2 publication Critical patent/WO2015071781A2/es
Publication of WO2015071781A3 publication Critical patent/WO2015071781A3/es

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H33/00—Other toys
    • A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts

Definitions

  • the present invention relates to a robotic platform structure preferably applicable in manual work with children and adolescents, allowing the simplification of the task of assembly.
  • the existing robotic platform is the one introduced by the Butiá 1 project of the Faculty of Engineering, it aims to create a simple and economical platform that allows students from public high schools, in coordination with teachers and inspectors Secondary Education, internalize with the programming of robot behavior.
  • the main purpose is to internalize the students with the programming motivating them to build new robots, for the resolution of different solvable problems from the programming.
  • the 1.0 implementation of the project is being used in kit format and distributed to several public high schools in Brazil.
  • the kit contains a set of sensors and different brackets that allow changing their location on the mobile platform where the computer is placed.
  • a new robotic platform structure comprising a base (1), a construction module, a joint module, a screw and a nut.
  • the construction module increases the speed of assembly because less screws must be placed, and since there is only one type, a variety of construction modules must not be chosen to achieve a certain structure.
  • the construction module used is very low cost, which generates an additional benefit when working with children and adolescents because construction modules are frequently lost in the assembly processes.
  • Another advantage presented by this invention over other robotic platform structures is universal access due to the low manufacturing cost.
  • This invention is conceived under the current cooperation agreement between Antel and the icaldoni Foundation of the Faculty of Engineering of the University of the Republic, in which it is established in clause 7 of intellectual property that the parties agree that intellectual property rights derivatives and the results obtained from the Butiá project will be made available to the public through its publication under a general public license or General Public License GNU-GPL version 3, without prejudice that the moral rights of researchers will be recognized.
  • Figure 1 is a perspective view of the robotic platform motive of the present invention; where (1) is the Base of the robotic Platform, (21) is the construction module, (31) is the joint module, (42) is the nut and (41) the screw.
  • Figure 2 is an illustration of the holes (2, 3 and 4) found in the base (1) of the robotic platform.
  • Figure 3 illustrates the construction module (21); the recesses (23), the protuberances (22), and the different types of holes; rectangular on each side of the recesses (24), rectangular on the line that joins the midpoints of the module (25) and circular (26).
  • Figure 4a is a perspective view of the construction module (21) embedded only by screw (41) in the holes in the base (1) at right angles;
  • Figure 4b is a zoom of Figure 4a.
  • Figure 5 is a view of the construction module (21) embedded with a single screw (41) in the holes of the base (1) in the same horizontal plane without pivoting using the joint module (31).
  • Figure 6 shows a perspective view of the union of two building modules (21) in the same plane by means of the joint module (31) and a screw (41)
  • Figure 7 shows a perspective view of the sensor coupling (51) to the construction module (21)
  • Figure 8 shows a perspective view of the robotic platform and the computer supported on the base (1). Detailed description of ls enneló.e from the ligaras
  • the robotic platform presented in this invention comprises a base (1) with holes, one or more joining modules (21), at least one screw (41) and at least one nut (31).
  • a joining module (31) is used to join building modules (21) with each other and / or with the base (1).
  • the material of the construction module (21) and the base (1) can be made of wood, metal, acrylic or other plastics with a thickness of 6mm + - 0.2, the suggested material being acrylic.
  • the screws (41) can be of any material but those of nylon are recommended.
  • the main feature of this invention is that a faster and easier assembly of structures of different shapes L, U, H, etc., which do not pivot is achieved, joining the building modules (21) with a single screw (41) and a single type of construction module (21).
  • Figure 1 shows the robotic platform, which includes the holes (2,3 and 4) of the base (1), the construction module (21), the joint module (31), one or more screws (41 ) and at least one nut (42).
  • the different types of holes provide compatibility with other robotic kits, the fundamental holes for compatibility are the ends (the circular ones, 4) and the central oval hole (3).
  • the combination of these 3 holes allows different modules to be attached to the base (l).
  • the rectangular holes (4) are used to insert the protuberances (22) of the building modules (21) into the holes (2,3 and 4) of the base (1) and to achieve the union of the building modules and the base (1)
  • the oval holes (3) are used to attach the construction module (21) by means of a screw (41) and a nut (42) to the base (1)
  • the defined distances of the holes in the base (1) have been selected so that they are compatible with other existing building modules in the market, to give flexibility and greater constructive possibilities to students using the Butiá robot.
  • the construction module (21) is illustrated where different types of holes are observed. (24, 25 and 26)
  • the rectangular holes (24) allow another construction module (21) to be joined vertically with the base (1) and two construction modules (21) together.
  • the circular holes (26) also allow the placement of the sensors.
  • FIG 4a a perspective view of how a construction module (21) can be embedded in the base (1) by means of a single screw (41) and a nut (42) forming a right angle without pivoting.
  • the screw head (41) is captive in one of the recesses (23) of the construction module (21) and the protuberances (23) are inserted into the corresponding rectangular holes.
  • FIG 4b an enlarged view of the construction module embedded in the holes of the base (1) is shown.
  • FIG 5 it is illustrated how a construction module (21) is attached to the base (1) in the same horizontal plane by means of a single screw (41) and a nut (42) without pivoting using the joint module (31 ).
  • a construction module (21) is attached to the base (1) in the same horizontal plane by means of a single screw (41) and a nut (42) without pivoting.
  • a joint module (31) in which the screw head (41) is captive in its recess (33).
  • the screw (41) passes through one of the oval holes (3) of the base (1) so that by means of a nut (42) together with the insertion of the protuberances (32) of the connecting piece (31) in the base (1) and in the union module (21) the union of the base (1) and the union module (21) are achieved.
  • figure 8 shows a perspective view of the robotic platform and the computer supported on the base (1).
  • the robot will detect the presence of obstacles using a button located on the front, which will be pressed when it comes into contact with hard surfaces.
  • the resulting robot will be controlled by a program that detects an obstacle causing the robot to turn to the side.
  • the building modules will be used to solve the problem using them as follows:
  • the joint module (31) is used to fix the base (1) and prevent it from pivoting.
  • the protrusions of the connection module (32) are embedded in the rectangular holes of the card (24).
  • the protuberances of the connecting piece (32) are embedded in the base (1) and then everything is secured with a screw (41) and a nut (31).
  • Image 4

Landscapes

  • Toys (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

La invención se refiere a una estructura de plataforma robótica preferentemente aplicable en trabajos manuales con niños y adolescentes, que permite la simplificación de la tarea de armado. Dicha estructura comprende una base, un módulo de construcción, un módulo de unión, un tornillo y una tuerca. El módulo de construcción aumenta la velocidad de armado y gracias a sus particulares características de protuberancias y orificios estratégicamente dispuestos, con un solo tornillo se generan estructuras más firmes sin problemas de pivoteo.

Description

Tii!sio de la invención
Estructura de plataforma robótica
C m o técnico de ia te vención
La presente invención se refiere a una estructura de plataforma robótica preferentemente aplicable en trabajos manuales con niños y adolescentes, permitiendo la simplificación de la tarea de armado.
Estado de la tée fca
En relación al arte previo más próximo, la plataforma robótica existente es la introducida por el proyecto Butiá 1 de Facultad de Ingeniería, el mismo plantea como objetivo crear una plataforma simple y económica que permita a alumnos de liceos públicos, en coordinación con docentes e inspectores de Enseñanza Secundaria, interiorizarse con la programación del comportamiento de robots. El fin principal es interiorizar a los estudiantes con la programación motivándolos a construir nuevos robots, para la resolución de distintos problemas solucionables a partir de la programación.
Para que los estudiantes desarrollen mayor sentimiento de apropiación del robot, se consideró la importancia de que ellos mismos fueran capaces de fabricar su propio robot Butiá. Para esto es necesario tener acceso a los materiales, que el armado sea sencillo y que el costo de los componentes del robot sea bajo.
La implementación 1.0 del proyecto está siendo utilizado en formato de kit y distribuido a varios liceos públicos del Uruguay. El kit contiene un set de sensores y distintas escuadras que permiten cambiar la ubicación de los mismos en la plataforma móvil donde se coloca la computadora.
1 http://www.fing.edu.uy/inco/proyectos/butia/ Descripción del problema a resolver, beneficios, e tajas frente ai estado de la écnka
En el Butiá 1.0 se arma el robot uniendo los diferentes tipos de escuadras a la plataforma, utilizando dos tornillos y generando estructuras con ángulos rectos. Luego si se quiere unir otra escuadra se debe utilizar dos tornillos o más, lo que significa la utilización de muchos tornillos enlenteciendo el armado. Un riesgo que se corre con este sistema es que si se utiliza menos tornillos de lo necesario se generan problemas de pivoteo. Otra debilidad es la utilización de diferentes tipos de escuadras, encareciendo su reposición en caso de pérdida de las mismas, lo cual es frecuente cuando los estudiantes trabajan en talleres de armado del robot. Es de notar que solo se pueden utilizar las escuadras diseñadas específicamente para este sistema, no siendo posible encastrar otro tipo de piezas existentes. Cabe destacar que los tornillos utilizados en este prototipo eran de difícil acceso, lo que aumenta aún más la dificultad de reposición en el caso de pérdida.
Por lo tanto, es uno de los objetivos de la presente invención, el proveer de una plataforma robótica, que soluciona los problemas mencionados del estado de la técnica.
A partir del prototipo 2.0 de la plataforma Butiá, se introduce una nueva estructura de plataforma robótica que comprende una base (1), un módulo de construcción, un módulo de unión, un tornillo y una tuerca.
El módulo de construcción aumenta la velocidad de armado debido a que se deben colocar menos tornillos, y al haber un sólo tipo, no se debe elegir entre una variedad de módulos de construcción para lograr determinada estructura.
Además de esto dicho módulo, gracias a sus particulares características de protuberancias y orificios estratégicamente dispuestos, con un solo tornillo se generan estructuras más firmes sin problemas de pivoteo.
El módulo de construcción que se utiliza es de muy bajo costo lo que genera un beneficio adicional a la hora de trabajar con niños y adolescentes pues frecuentemente se pierden módulos de construcción en los procesos de armado.
Otra ventaja presentada por esta invención frente a otras estructuras de plataforma robótica, es el acceso universal debido al bajo costo de fabricación.
Es importante destacar que debido a su simplicidad es fácilmente adaptable para interoperar con otros kits del mercado.
Esta invención se concibe bajo el convenio de cooperación vigente entre Antel y la Fundación icaldoni de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República, en el cual se establece en la cláusula 7 de propiedad intelectual que las partes acuerdan que los derechos de propiedad intelectual derivados e los resultados obtenidos del proyecto Butiá serán puestos a disposición del público a través de su publicación bajo licencia pública general o General Public Licence GNU-GPL versión 3, sin prejuicio de que se reconocerán los derechos morales de los investigadores.
Breve descripción de las figuras
Con el objetivo de que la presente invención sea comprendida y llevada a la práctica fácilmente se presentan a continuación las figuras de carácter ilustrativo y no limitativo que acompañan a esta memoria, en donde:
La figura 1 es una vista en perspectiva de la plataforma robótica motivo de la presente invención; donde (1) es la Base de la Plataforma robótica, (21) es el módulo de construcción, (31) es el módulo de unión, (42) es la tuerca y (41) el tornillo .
La figura 2 es una ilustración de los orificios (2, 3 y 4) que se encuentran en la base (1) de la plataforma robótica.
La figura 3 ilustra el módulo de construcción (21); las entrantes (23), las protuberancias (22), y los diferentes tipos de orificios; rectangulares a cada lado de las entrantes (24), rectangulares sobre la línea que une los puntos medios del módulo (25) y circulares (26).
La figura 4a es una vista en perspectiva del módulo de construcción (21) encastrado solo tornillo (41) en los orificios de la base (1) formando ángulo recto;
La figura 4b es un zoom de la figura 4a.
La figura 5 es una vista del módulo de construcción (21) encastrado con un solo tornillo (41) en los orificios de la base (1) en el mismo plano horizontal sin pivotear utilizando el módulo de unión (31).
La figura 6 muestra una vista en perspectiva de la unión de dos módulos de construcción (21) en un mismo plano mediante el módulo de unión (31) y un tornillo (41)
La figura 7 muestra una vista en perspectiva del acople del sensor (51) al módulo de construcción (21)
La figura 8 muestra una vista en perspectiva de la plataforma robótica y de la computadora apoyada sobre la base (1). Descripción detallada de la ls eneló.e a partir de las ligaras
La plataforma robótica presentada en esta invención comprende una base (1) con orificios, uno o más módulos de unión (21), al menos un tornillo (41) y al menos una tuerca (31). En algunas realizaciones de la invención se utiliza un módulo de unión (31) para unir módulos de construcción (21) entre sí y/o con la base (1).
El material del módulo de construcción (21) y la base (1) puede ser de madera, metal, acrílico u otros plásticos de espesor 6mm +- 0,2, siendo el material sugerido el acrílico. Los tornillos (41) pueden ser de cualquier material pero se recomiendan los de nylon.
La característica principal de este invento consiste en que se logra un armado más rápido y sencillo de estructuras de diferentes formas L, U, H, etc., que no pivotean, uniendo los módulos de construcción (21) con un solo tornillo (41) y un solo tipo de módulo de construcción (21).
En dichas estructuras se pueden montar diversos sensores en la posición más conveniente y también generar estructuras para distintos propósitos que se quieran llevar a cabo con la plataforma.
En la figura 1 se ilustra la plataforma robótica, que comprende los orificios (2,3 y 4) de la base (1) , el módulo de construcción (21), el módulo de unión (31), uno o más tornillos (41) y al menos una tuerca (42).
En la figura 2, se ilustra un corte de la base(l) donde se pueden observar los orificios circulares (2), rectangulares (4) y ovalados (3).
Los diferentes tipos de orificios brindan compatibilidad con otros kit robóticos, los orificios fundamentales para dar compatibilidad son los extremos (los circulares, 4) y el orificio ovalado central (3). La combinación de estos 3 orificios permite sujetar distintos módulos a la base(l).
Los orificios rectangulares (4) son utilizados para insertar las protuberancias (22) de los módulos de construcción (21) en los orificios (2,3 y 4) de la base (1) y lograr la unión de los módulos de construcción y la base (1)
Los orificios ovalados (3) son utilizados para unir el módulo de construcción (21) mediante un tornillo (41) y una tuerca (42) a la base (1)
Las distancias definidas de los orificios de la base (1) han sido seleccionadas de manera que sean compatibles con otros módulos de construcción existentes en el mercado, para dar flexibilidad y mayores posibilidades constructivas a los estudiantes usuarios del robot Butiá.
En la figura 3, se ilustra el módulo de construcción (21) donde se observan diferentes tipos de orificios. (24, 25 y 26) Los orificios rectangulares (24) permiten unir otro módulo de construcción (21) en forma vertical con la base (1) y dos módulos de construcción (21) entre sí. Los orificios circulares (26) permiten también la colocación de los sensores.
En la figura 4a, se muestra una vista en perspectiva de cómo se puede encastrar un módulo de construcción (21) a la base (1) mediante un solo tornillo (41) y una tuerca (42) formando un ángulo recto sin pivotear.
La cabeza de tornillo (41) queda cautiva en una de las entrantes (23) del módulo de construcción (21) y las protuberancias (23) se insertan en los orificios rectangulares que correspondan.
En la figura 4b, se muestra una vista ampliada del módulo de construcción encastrado en los orificios de la base (1).
En la figura 5, se ilustra como un módulo de construcción (21) se une a la base (1) en el mismo plano horizontal mediante un solo tornillo (41) y una tuerca (42) sin pivotear utilizando el modulo de unión (31).
En la figura 6, un módulo de construcción (21) se une a la base (1) en el mismo plano horizontal mediante un solo tornillo (41) y una tuerca (42) sin pivotear. Para unir dos módulos de construcción (21) en el mismo plano es necesario utilizar un módulo de unión (31), en la cual la cabeza del tornillo (41) queda cautiva en su entrante (33). El tornillo (41) pasa a través de uno de los orificios ovalados (3) de la base (1) para que mediante una tuerca (42) junto con la inserción de las protuberancias (32) de la pieza de unión (31) en la base (1) y en el módulo de unión (21) se logre la unión de la base (1) y el módulo de unión (21).
En la figura 7, se ilustra el acople del sensor (51) al módulo de construcción (21) que se realiza a través de dos tornillos (42) que pasan por los orificios circulares (26) del módulo de construcción (21)
En la figura 8, muestra una vista en perspectiva de la plataforma robótica y de la computadora apoyada sobre la base (1).
A fin de que la presente invención sea claramente comprendida y llevada a la práctica con facilidad, se ejemplifica una aplicación de la estructura robótica. La misma es de carácter ilustrativo y no limita el alcance de la invención.
Se pretende construir un robot capaz de desplazarse evitando colisionar con objetos. El robot detectará la presencia de obstáculos usando un botón ubicado en el frente, que se oprimirá al entrar en contacto con superficies duras.
El robot resultante será controlado por un programa que al detectar un obstáculo cause que el robot gire a un lado.
Para resolver este problema se usarán los siguientes elementos:
• Botón
• 2 módulos de construcción (21)
• 1 módulo de unión (31)
• 3 tornillos (41)
• 3 tuercas (42)
• cable J45 (para conectar el sensor)
Los módulos de construcción se usarán para resolver el problema utilizándolos de la siguiente manera:
1. Se unen dos módulos de construcción (21) formando un ángulo recto, y se encastran las protuberancias (22) del primero en los orificios rectangulares del segundo (24). Imagen 1
2. En la entrante (23), con un tornillo (41) y una tuerca (42) se sujetan ambos módulos de construcción. Imagen 2
3. En el otro extremo de uno de los módulos de construcción (21) se utiliza el módulo de unión (31) para fijar a la base (1) y evitar que pivotee. Se encastran las protuberancias del módulo de unión (32) en los orificios rectangulares de la ficha (24). Imagen 3 4. A su vez las protuberancias de la pieza de unión (32) se encastran en la base (1) y luego se afirma todo con un tornillo (41) y una tuerca (31). Imagen 4
5. Luego se sujeta el sensor botón con un tornillo (31) que atraviese los orificios circulares (26) de ambas piezas. Imagen 5
6. Finalmente conectamos el cable RJ45 a uno de los puertos de la USB4butia. Imagen 6

Claims

Kesvmd t caes ÍMÍ es REIVINDICACIONES ESTRUCTURA PLATAFORMA ROBOTICA Habiendo descripto y especificado la naturaleza y alcance de la invención y la manera de llevarla a la práctica, se declara reivindicar como de exclusivo derecho y propiedad:
1. Una estructura de plataforma robótica que comprende: una base (1), al menos un módulo de construcción (21); al menos un módulo de unión (31); al menos un tornillo (41) y al menos una tuerca (42); en donde
dicha base (1) presenta orificios (2, 3, 4), ubicados adyacentemente a los bordes laterales de la misma; orificios (2, 3, 4) sobre los que encastran correspondientes protuberancias (22 y 32) definidas en los laterales de los módulos de construcción (21), y en módulo de unión (32) , y además encastra un tornillo (41) junto a una tuerca (42). dicho modulo de construcción (21) presenta protuberancias (22 ) definidas en los laterales, ubicándose entre ellas una entrante (23) receptora de una cabeza de tornillo (41) ó de una tuerca(42); definiéndose a cada lado de las entrantes (23) de dos lados opuestos, un orificio rectangular (24); y presentando dicho módulo de construcción (21) un par de orificios rectangulares (25) sobre la línea que une los puntos medios de dichos lados opuestos; y orificios circulares (26) capaces de recibir respectivos tornillos (41) para fijación de sensores.
y dicho módulo de unión (31) presenta dos protuberancias (32), ubicándose entre dichas protuberancias (32), una entrante (33) receptora de una cabeza de tornillo (41) ó de una tuerca(42).
2. La estructura de plataforma robótica según la reivindicación 1 caracterizada porque dicho módulo de construcción (21) tiene forma sustancialmente rectangular.
3. La estructura de plataforma robótica según la reivindicación 1 caracterizada porque los orificios de la base (1) son rectangulares (4), ovalados (3) y circulares (2), estando dispuestos un orificio ovalado (3) en el centro, dos orificios rectangulares (4) a ambos lados de dicho orificio ovalado (3) y dos orificios circulares (2) a ambos lados de dichos orificios rectangulares (4).
4. La estructura de plataforma robótica según la reivindicación 1, caracterizada porque los orificios circulares (26) del módulo de construcción (21) están dispuestos formando una circunferencia.
5. Un módulo de construcción (21) para plataformas robóticas caracterizado porque ser un cuerpo rectangular que posee protuberancias (22 ) definidas en los laterales de los módulos de construcción (21), ubicándose entre dichas protuberancias (22), una entrante (23) receptora de una cabeza de tornillo (41) ó de una tuerca(42); definiéndose a cada lado de las entrantes (23) de dos lados opuestos, un orificio rectangular (24); y presentando dicho módulo de construcción (21) un par de orificios rectangulares (25) sobre la línea que une los puntos medios de dichos lados opuestos; y orificios circulares (26) capaces de recibir respectivos tornillos (41) para fijación de sensores.
6. Un módulo de unión (31) para plataformas robóticas caracterizado porque presentar dos protuberancias (32), ubicándose entre ellas una entrante (33) receptora de una cabeza de tornillo (41) ó de una tuerca (42).
7. Una base (1) de una estructura de plataforma robótica que comprende orificios (2,3,4), ubicados adyacentemente a los bordes laterales de la misma; orificios (2, 3, 4) sobre los que encastran correspondientes protuberancias (22 y 32) definidas en los laterales de los módulos de construcción (21), y en módulo de unión (32) ,y además encastra un tornillo (41) junto a una tuerca (42).
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