Construcción de un robot bípedo semi-pasivo

Abstract

Un desafío importante que debe ser superado por la robótica a corto plazo es la obtención de una caminata bípeda energéticamente eficiente. Existen dos enfoques para atacar el problema, los robots pasivos, muy eficientes y poco versátiles; y los robots tradicionales, versátiles y robustos, pero con un gasto de energía mucho mayor. Como solución a este problema, Vallejos en su tesis doctoral, propuso un diseño de robot que combina elementos de ambos enfoques. El objetivo de este trabajo es completar la construcción de dicho robot. Para esto se deben construir diversas piezas y una placa de circuitos que distribuya la energía a todos los actuadores; se debe diseñar e implementar un esquema de control adecuado para las articulaciones; se debe programar un protocolo de comunicación para coordinar las articulaciones y una interfaz para permitir el manejo del robot a futuro. De esta manera se dispondrá de una plataforma con la cual realizar investigación en caminatas bípedas. En primera instancia se implementó una articulación de prueba. Con esta se validó el modelo, el controlador y se analizo la dinámica de la articulación. Como resultado se obtuvo una frecuencia de corte de 1[Hz], lo que esta dentro del rango de caminata humano. Sin embargo, se consideró necesario aumentar la frecuencia de operación de la articulación un poco más; para esto se engrosan las cuerdas y se aumentó desde 14 a 20 [V] el voltaje de alimentación de los motores. Luego se procedió a implementar todo un lado del robot: un tobillo, una rodilla y una cadera. Para permitir el funcionamiento simultáneo de estás articulaciones se fabricó una tarjeta de distribución de energía y se programaron el protocolo de comunicaciones y la interfaz de usuario. Esta última se programó utilizando ROS, lo que facilitará considerablemente su posterior uso y extensión. Para finalizar el proceso de construcción se procedió a replicar los actuadores y completar el montaje del robot. Se da por terminado el trabajo, dejando el robot completamente ensamblado y habiendo probado el funcionamiento de los sistemas implementados. Al finalizar este proyecto es claro que se habilita la posibilidad de experimentar e investigar acerca de la caminata bípeda sobre una plataforma real.