Robotica INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Desde hace muchos siglos el hombre ha tratado de construir objetos animados tomando como modelo a los animales, ya que considera que no existen modelos más perfectos que los de la naturaleza. Uno de los registros más antiguos data del siglo XVIII, de donde constan algunos esquemas originales de distintos mecanismos tratando de aplicar un modelo mecánico ya diseñado por la naturaleza. Para el desarrollo del movimiento, es fácil identificar lo versátil y útil que es la postura bípeda que posee el hombre, y por esta razón es que se ha tratado de imitar, pero, después de analizar profundamente la marcha y observar todos los factores que en ella intervienen, es fácil percatarse de lo difícil que es lograr esto, razón por la cual desde un principio, se decidió que el mecanismo seria de 6 extremidades, lo que obliga a enfocarse en otros modelos naturales como los insectos, que utilizan 6 u 8 extremidades para su marcha, y la coordinación de los movimientos. Aunque poseen mayor cantidad de extremidades, su control es mas sencillo gracias a que poseen cuando menos 4 puntos de apoyo.

Algunos mecanismos desarrollados por otros autores, [1]-[5], pretenden imitar el movimiento de algunos insectos. Como ejemplo se tiene el TITAN III (figura 1), construido en 1984, el cual cuenta con avances que le permiten saber si las extremidades están apoyadas o no, además esta equipado con un sensor de postura y un sistema de control inteligente llamado PEGASUS, que realiza la función de toma de decisiones en base a la información obtenida de los sensores lo que le permite adaptarse al terreno [2].

MEMORIAS DEL 14 CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM

17 al 19 DE SEPTIEMBRE, 2008 PUEBLA, MÉXICO

ISBN 978-968-9773-03-8 Derechos Reservados © 2008, 247 SOMIM

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Figura 1. TITAN III.

El robot TITAN IV (figura 2) mostrado en el año de 1985, logro caminar por 40 kilómetros e incluso, subir escalones, posteriormente, fue modificado, para lograr adoptar diferentes posturas que le permitieron desplazarse a diferentes velocidades, e incluso trotar.

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Figura 2. TITAN IV.

A todo esto, se une el prototipo mas reciente creado por el MIT llamado robot III (figura 3) que pretende ser una copia fiel de una cucaracha, este cuenta hasta el momento, con 14 grados de libertad y es financiado por la oficina de investigación naval.

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Figura 3. Robot III.

MEMORIAS DEL 14 CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM

17 al 19 DE SEPTIEMBRE, 2008 PUEBLA, MÉXICO

ISBN 978-968-9773-03-8 Derechos Reservados © 2008, 248 SOMIM

Como se puede observar, estos mecanismos de 6 extremidades ofrecen grandes avances, sin embargo, el objetivo del presente trabajo es el desarrollo de un mecanismo simple que permita una marcha sin necesidad de un control complicado. Para lograr este objetivo, en este trabajo se presenta el diseño preliminar propuesto para generar la marcha mediante un mecanismo de 6 extremidades, así como las modificaciones hechas a lo largo del desarrollo con el objetivo de mejorar el desempeño cinemático del mecanismo, para lograr que este se mueva con el mínimo número de grados de libertad. En lo sucesivo, se muestran diseños básicos previos al mecanismo seleccionado, mostrando o explicando las razones por las que no fueron escogidos para el desarrollo. También se explica la cinemática del mecanismo analizado mediante cinemática específica para el punto de contacto de las extremidades, las simulaciones numéricas y de CAE. Finalmente se muestran los resultados obtenidos del análisis, diseño y la construcción del mecanismo

MOVILIDAD

Conceptos básicos de mecanismos y ensambles

Cuerpo rígido (o sólido indeformable): Cuerpo o materia en la cual la distancia entre 2 puntos cualquiera de su masa permanece siempre constante. En la realidad los cuerpos rígidos no existen: todos los materiales conocidos se deforman cuando se les aplica una fuerza. Sin embargo, se considerarán rígidos aquellos cuerpos cuya deformación no sea significante.

Unión elemental entre cuerpos rígidos: Una unión elemental 1-2 se obtiene por contacto entre los sólidos 1 y 2. Como consecuencia de este contacto existe una superficie de contacto S (aun si es muy pequeña).

Uniones o juntas (joints): Conexión entre 2 piezas o eslabones (links). Una junta siempre añade limitaciones a la movilidad relativa de las piezas. El tipo de movilidad relativa se rige por la forma de la superficie de contacto entre las 2 piezas. La superficie de contacto de una pieza se le conoce como elemento par y 2 elementos pares forman un par cinemático.

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DESCRIPCION

La estructura es definida por el tipo de configuración general del robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un robot a través del cambio de su configuración por el propio robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales (cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: poliarticulados, móviles, androides, zoomórficos e híbridos.

• 1. Poliarticulados8​

En este grupo se encuentran los robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo se encuentran los robots manipuladores, los robots industriales y los robots cartesianos, que se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.

• 2. Móviles

Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

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