robot escalador

Universidad Militar Nueva Granada Facultad De Ingeniería Programa Ingeniería Mecatrónica. Estudio del estado del arte respecto a robots con patas capaces de subir escaleras. State o art stud! respect to legged robots t"at are able to climb stairs. Andrés Santiago Caro Código: 1802090 Camil Camiloo And ndré réss Cel Celis is Códi Código go:: 180 18022 2201 01 Daniel Saldaña Código: 1802158 Juan Juan Manu Manuel el Triana iana Códi ódigo 1802 18021 122

1

#$S%&#'%  In the next paper is presented the study  state of art for the design of a legged robot that is able to climb stairs, also show some research of the characteristics and principal differences between these robots and base on that research, make the design using  applied dynamics. &ESUMEN !n el siguiente tra"a#o se $resenta el estudio del estado del arte de ro"ots %on $atas &ue son %a$a%es se su"ir es%aleras' adem(s' mostrar las in)estiga%iones de sus %ara%ter*sti%as + $rin%i$ales di,eren%ias entre las distintas %lases de ro"ots + "asado en esto' -a%e el diseño del ro"ot usando din(mi%a a$li%ada $ara su $osterior im$lementa%ión en ,*si%o.  Figura 1. Clasificación de los robots según caractersticas.

I. ($)E%I*(S /denti,i%ar + di,eren%iar los di,erentes ti$os de ro"ots %on $atas &ue eisten. Cono%er los as$e%tos m(s im$ortantes a tener  en %uenta $ara el desarrollo de un ro"ot %on $atas. "ser)ar los a)an%es + los $ro"lemas a%tuales res$e%to a la realia%ión de estos ro"ots. A $artir de la din(mi%a a$li%ada' realiar el estudio %inem(ti%o del ro"ot a im$lementar. 3le)ar a %a"o la im$lementa%ión del diseño + )eri,i%ar su ,un%ionamiento en las instala%iones de la 4ni)ersidad.

II. IN%&(DU''I+N Dentro de los a)an%es te%nológi%os &ue se desarrollan desde -a%e +a )arios años se en%uentra la utilia%ión de ro"ots $ara distintas tareas' %ada ro"ot %on una %ara%ter*sti%a &ue lo -a%e di,erente res$e%to a otros. !n el gru$o de ro"ots %on $atas se en%uentran %iertas %lasi,i%a%iones &ue resaltaran enton%es una %ara%ter*sti%a en $arti%ular. !stos ro"ots se $ueden %lasi,i%ar segn su nmero de $atas' segn el medio en el %ual se mue)en' segn el a%tuador %on el %ual realian sus mo)imientos' segn el ti$o de %ontrol + segn sus grados de li"ertad. A %ontinua%ión se $resenta una imagen %on %ada %lasi,i%a%ión:

Ca"e resaltar &ue un ro"ot $uede $oseer m(s de una %ara%ter*sti%a $or lo %ual $uede estar %atalogado dentro de una o m(s %ategor*as. A %ontinua%ión se $resenta un estudio de las %ara%ter*sti%as + ,a%ilidades de los ro"ots %on $atas res$e%to a la %antidad &ue este $resenta.

III. M#&'( %E+&I'( •

6o"ots 7*$edos: ueden %aminar  lateralmente' a)anar + re%ole%tar' simulando m(s o menos a$roimadamente el modo de andar -umano. 1; !stos ro"ots son enton%es los m(s %er%anos a simular la lo%omo%ión de un %uer$o -umano + %on "ase a estos se desarrollan los androides. . Simula%ión ro"ot. !n la ,igura anterior se muestra el diseño realiado del o%tó$odo a im$lementar' el %ual %onsta de dos e#es ,i#os so"re los %uales )a a mantenerse + @ motores lo %uales )an a estar en%argados de la rota%ión de las $atas.

•

3a rela%ión de la "arra de transmisión res$e%to a la "arra &ue genera"a la rota%ión entre las $atas de"*a ser siem$re la misma' una era $aralela a la otra' de no ser as* el mo)imiento no se genera"a + la rota%ión no se %um$l*a. ara ello se diseñó un e#e &ue manten*a la rela%ión + as* genera"a el mo)imiento es$erado. !l a%o$le de la "arra de transmisión al ser)omotor trun%ado utiliado ,ue el ma+or de los $ro"lemas' $ues %uando el ro"ot e#er%*a ,uera $ara dar el $aso' el a%o$le se des$rend*a' e)itando as* el mo)imiento. De"ido a esto de %on)ino generar un a%o$le $ro$io + des%artar los %omer%iales. 3a %onstru%%ión de las $atas' "asada en el diseño realiado en Solid or=s +  $re)iamente simulado' generó %ierto ni)el de %on,iana' sin em"argo' al im$lementar los tornillos + tuer%as ne%esarios' se genera"an %iertos ro%es entre $ieas' + algunas de estas $erdieron 7

•

•

su ,orma tras el %orte' e)itando as* un giro %ontinuo + %oordinado entre todas las $atas del sistema. Se intentó solu%ionar este $ro"lema $uliendo %iertas  $ieas + endereando a&uellas &ue estu)ieran tor%idas. 3os motores %om$rados' a $esar de tener  un su$uesto tor&ue a %arga de 5 =ilos' no ,ueron %a$a%es de generar un $aso %om$leto %uando +a %arga"a todo el $eso del ro"ot. !l m(s grande de los $ro"lemas es &ue al no ser %a$a el motor de generar la ,uera  $ara mo)er el sistema' la %orriente se ele)a"a' teniendo $or motor una %orriente de 1'2 am$erios en $romedio. Si a esta %orriente no logra"a generar el mo)imiento' enton%es se de"*a "us%ar  otra solu%ión' la %ual %onsistir*a en %am"iar o %om$rar unos nue)os motores.

*II. '(N'/USI(NES •

•

•

6es$e%to al ro"ot "*$edo' se des%arta el uso de este ti$o de ro"ot de dos $atas dada su %om$le#a lo%omo%ión + todo lo &ue re&uiere  $ara &ue el sistema en si se mantenga esta"le tanto est(ti%a %omo din(mi%amente. !s$e%*,i%amente -a"lando de din(mi%a' la %inem(ti%a dire%ta nos di%e &ue se de"e tener  una re,eren%ia ea%ta de $osi%ión + orienta%ión de la etremidades' indi%ando as* un ma+or uso de sensores + de %ir%uitos $ara ade%uar las señales de entrada' + res$e%to a la %inem(ti%a in)ersa' se de"e tener $rogramado o e)aluado la a%%ión &ue el ro"ot de"e e)aluar  res$e%to a la $osi%ión + orienta%ión de sus etremidades' %om$li%ando as* la resolu%ión del $ro"lema $lanteado' su"ir es%alera %on un ro"ot de $atas. !n %uanto a la a$li%a%ión de los %uadr$edos' se sigue teniendo $ro"lemas $ara mantener el %uer$o esta"le' dado &ue si se &uiere un mo)imiento notorio' el ro"ot de"er*a tener  solo 2 $untos de a$o+o + se $odr*a %aer' o en su de,e%to' tener > $untos de a$o+o + solo uno de mo)imiento' lo %ual -a%e mas lento el sistema' adem(s' no es %a$a de sortear los  $ro"lemas de irregularidades en terreno' $or  esto' se des%arta %omo $osi"le solu%ión al  $ro"lema $lanteado. 3os ro"ots -e($odos tienen un estudio m(s am$lio &ue $ermitir*a la resolu%ión del  $ro"lema' sin em"argo' se de%ide de#ar de lado esta $ro$uesta dada la %antidad de grados de li"ertad $or $ata &ue de"er*a mane#ar el ro"ot $ara su"ir una es%alera' im$li%ando %on esto m(s gasto e%onómi%o en motores +

•

•

•

•

energéti%o en %orriente $ara %ada motor' adem(s &ue se de"e tener en %uenta los %ir%uitos de $oten%ia &ue sean %a$a%es de mantener ,un%ionando los motores' lo &ue im$li%a una ma+or (rea $ara %ir%uitos + m(s  $eso &ue de"e %argar %onsigo el ro"ot -e($odo. Se de%ide o$tar enton%es $or un ro"ot de 8  $atas' %omo una araña' el %ual ser( %a$a de %u"rir es%aleras si se $lantea un "uen diseño. Se es%oge tam"ién $or&ue re&uiere menos grados de li"ertad $or $ata' im$li%ando as* menor gasto energéti%o + e%onómi%o' adem(s de a-orrar $eso + es$a%io en el ro"ot. Asimismo' se es%oge este diseño "asados en un estudio -e%-o %on anterioridad mostrado en el mar%o teóri%o $ermitiendo as* )isualiar  lo &ue $odr*a llegar a ser la solu%ión al  $ro"lema $lanteado. ")iamente entran a  #ugar dem(s ,a%tores %omo el roamiento del suelo' la altura de la es%alera + dem(s  $ertur"a%iones &ue desesta"iliar*an al sistema' $ero esto se tendr( en %uenta m(s adelante %uando se siga realiando el estudio din(mi%o del sistema. 6es$e%to al diseño' se $uede de%ir &ue ,ue  "ien realiado en %uanto al as$e%to me%(ni%o' se %um$l*an las rota%iones + los mo)imientos eran %oordinados' sin em"argo' el $ro"lema se dio en la sele%%ión del motor $ues a $esar  de &ue ten*an un tor&ue de 5Gg' sus $iñones internos eran $l(sti%os' %uestión &ue generó  $ro"lemas $ues se desgasta"an + se rom$*an im$idiendo as* el ,un%ionamiento total del sistema. !l ro"ot no estu)o en %a$a%idad de su"ir las es%aleras $or &ue los motores no dieron la ,uera su,i%iente $ara &ue este su"iera' + adem(s' el a%o$le dire%to al material de a%r*li%o' en %uanto el sistema re&uer*a ,uera' se &ue"ra"a. !l material sele%%ionado' a $esar de ser m(s tra"a#a"le $ara el $ro+e%to' no ten*a las  $ro$iedades me%(ni%as ne%esarias $ara aguantar las ,ueras &ue e#er%*a el sistema $or  ende el ro"ot ,alló.

*III. &EFE&EN'I#S 1; /33A66!3' Jose 3uis. Diseño + %onstru%%ión de 2 ro"ots -e($odos $ara la"oratorio de mi%ro ro"óti%a de la 4S. ?ua+a&uil' 2010. ag. 29. 2; ?4LMA' Cesar. Constru%%ión de un ro"ot "*$edo  "asado en %aminado din(mi%o. Cuerna)a%a' 2010 ag 2@. >; /33A66!3' Jose 3uis. Diseño + %onstru%%ión de 2 ro"ots -e($odos $ara la"oratorio de mi%ro ro"óti%a de la 4S. ?ua+a&uil' 2010. ag. >0.

8

@;K!6D!L D! 3A6A' Carlos. S$ot el nue)o ro"ot de %uatro $atas de ?oogle &ue aguanta $atadas. C Méi%o. 5; /33A66!3' Jose 3uis. Diseño + %onstru%%ión de 2 ro"ots -e($odos $ara la"oratorio de mi%ro ro"óti%a de la 4S. ?ua+a&uil' 2010. ag. @@N@5

; Hideo !ig-tNleg 3ego Mindstorms 6o"ot rotot+$e. nline; Dis$oni"le en internet desde: -tt$s:FFIII.+outu"e.%omFIat%-O)PS#6-N3oQBR

9