Resumen:
This project addresses the design, integration, and validation of a modular, low-cost manipulation system for the QUPA robot, aiming to enable it for cooperative construction tasks and overcome its limitations in physical interaction. To this end, a five-bar parallel SCARA-type manipulator was designed, manufactured using additive manufacturing and controlled by a modular electronic architecture. The software implementation was carried out in ROS, integrating a computer vision system for object detection and a decentralized coordination strategy for swarm operation. Experimental simulations demonstrated high individual reliability, with a 96% grasping success rate, a positioning accuracy of 4 mm, and an autonomy of 106 minutes under maximum load. The system's scalability was validated, as swarms of two and three robots reduced task completion time by 44.4% and 58.5%, respectively, compared to a single agent, while maintaining an aggregation efficiency of over 90%. It is concluded that the developed system is a functional, robust, and scalable solution that demonstrates the potential of swarm robotics in the automation of construction processes.
Keywords: Swarm robotics, Construction, SCARA Module, Modular design.
Descripción:
En el presente documento, se aborda el diseño, integración y validación de un sistema de manipulación modular y de bajo costo para el robot QUPA, con el objetivo de habilitarlo para tareas de construcción cooperativa y superar sus limitaciones de interacción física. Para ello, se diseñó un manipulador de tipo SCARA paralelo de cinco barras, fabricado mediante manufactura aditiva y controlado por una arquitectura electrónica modular. La implementación del software se realizó en ROS y Gazebo, integrando un sistema de visión por computador en RViz para la detección de objetos y una estrategia de coordinación descentralizada para el trabajo en enjambre. Las pruebas experimentales en simulación demostraron una alta fiabilidad a nivel individual, con una tasa de éxito de agarre del 96%, una precisión de posicionamiento de 4 mm y una autonomía de 106 minutos bajo carga máxima. Se validó la escalabilidad del sistema, ya que enjambres de dos y tres robots redujeron el tiempo de finalización de la tarea en un 44.4% y 58.5% respectivamente, en comparación con un agente individual, manteniendo una eficiencia de agrupación superior al 90%. Se concluye que el sistema desarrollado es una solución funcional, robusta y escalable que demuestra el potencial de la robótica de enjambre en la automatización de procesos constructivos.