Aproximación Basada en UML para el Diseño y Codificación Automática de Plataformas Robóticas Manipuladoras

Abstract

[EN] Today, robotics manipulator is a crucial discipline in modern production industrial facilities and in a near future; it will also be decisive in the human quotidian society. Consequently, currently there is a growing demand of applications with arm-based robots with requirements such as: reutilization, flexibility and adaptability. Unfortunately, there is a lack of standardization of hardware and software platforms, so the satisfaction of these requirements is too difficult. In this sense, there is a necessity of a methodology that guides along application design, implementation as well as the execution of the software systems. This work, explores the advantages of Model Driven Engineering (MDE) for the design and development of applications performed by manipulator robots. In fact, an UML based approach is proposed that supports the design of robotic tasks and an automatic code generation for the most spread robotic communication Middlewares has been also developed. More specifically, the target code generation for OROCOS and ROS communication Middlewares has been detailed. Finally, two case studies have been presented one for industrial field and the other for service sector. The former runs on OROCOS and the latter on ROS.

[ES] Hoy en día, los robots manipuladores están presentes en todas las instalaciones de producción moderna industriales. Por ello, a la robótica manipuladora se la considera una disciplina decisiva en el sector industrial. Además, en un futuro no muy lejano los robots manipuladores pasarán a ser también esenciales en la vida cotidiana de la sociedad. Así, existe una demanda creciente de aplicaciones con robots manipuladores con requisitos software como son la reutilización, flexibilidad y adaptabilidad. Lamentablemente, en la actualidad hay una falta de estandarización de plataformas hardware y software, por lo que es extremadamente complicado satisfacer estos requisitos. Así, se contempla, por lo tanto, una necesidad de definir una metodología que proporcione unas pautas y guíe en el diseño, implementación y en la ejecución de sistemas software para este tipo de aplicaciones. Este trabajo explora las ventajas proporcionadas por la Ingeniería Dirigida por Modelos (MDE- Model Driven Engineering) en el diseño y desarrollo de tareas realizadas por robots manipuladores. En concreto se propone una aproximación basada en un sub-conjunto de diagramas UML (diagrama de componentes y diagrama de despliegue) para el diseño de este tipo de aplicaciones. Además, se identifican y definen los pasos a realizar para la generación automática de código que se ejecutará sobre los middlewares (MW) de comunicación más utilizados en esta disciplina. Para ello, se hará uso de las técnicas Model-To-Model y Model-To-Text nuevamente de MDE. Este trabajo, detalla la generación del código para OROCOS (el MW basado en componentes más extendido) y ROS. Finalmente, se presentan dos casos de estudio, el primero de ellos consiste en una aplicación industrial para el ensamblado de faro de vehículos que se ejecuta sobre OROCOS. El segundo caso de estudio es una aplicación de robótica de servicios en la que un robot manipulador antropomórfico realiza la tarea de seguimiento de un objeto en movimiento. Este segundo caso de estudio se ejecuta sobre ROS.