El diseño, la construcción y el control de robots antropomórficos móviles es un desafío aún
no resuelto en el ámbito de la robótica móvil. Los robots más avanzados en la actualidad
no son capaces de caminar en dos pies de una forma comparable a los seres humanos:
tienen problemas al caminar en superficies irregulares, gastan una gran cantidad de energía
para desplazarse, caminan de una forma poco natural desde el punto de vista humano, no
pueden correr, saltar, ni mucho menos, hacer algún tipo de acrobacia.
Existe un compromiso entre la eficiencia energética y la versatilidad de los robots
móviles que aún no ha sido resuelto. Clasificando los robots pasivos según su nivel
de actuación se obtienen dos grupos de robots: los robots pasivos, que son eficientes
energéticamente, pero muy poco versátiles, y los robots activos, que son versátiles,
pero muy ineficientes energéticamente. La existencia de estas dos clases de robots con
características complementarias dependiendo del enfoque utilizado en su diseño, plantea
el desafío de encontrar una solución intermedia que combine las características positivas
de ambos enfoques.
Este trabajo de tesis propone el diseño de un robot semi-pasivo, consistente en
un robot activo, que al momento de ser diseñado, considera las condiciones sobre sus
parámetros que permiten la existencia de un ciclo de caminata pasiva. Para lograr el diseño
y construcción de este robot semi-pasivo se propone una nueva clase de articulaciones de
rigidez variable basadas en el principio de torcer cuerdas para obtener un desplazamiento
lineal, simple en su construcción y que permite que la dinámica intrínseca del robot
fluya naturalmente. La articulación propuesta es construida y validada, obteniendo buenos
resultados según lo esperado para su aplicación en un robot bípedo semi-pasivo.
También se propone una nueva metodología que permite encontrar las condiciones
sobre los parámetros de un modelo arbitrario de robot de dinámica pasiva que permiten
la existencia de un ciclo de caminata pasivo. Esta metodología implementa un proceso
de búsqueda que permite encontrar subespacios estables en el espacio de parámetros
(regiones con combinaciones de parámetros que producen ciclos de caminata estables)
simulando la dinámica del robot para diferentes combinaciones de parámetros. Después
de que se seleccionan aleatoriamente las condiciones iniciales, la dinámica del robot
se modela paso a paso, verificando la existencia de ciclos de caminata en la sección
de Poincaré. La metodología incluye la definición de un algoritmo de búsqueda para
explorar el espacio de parámetros, un método para la partición del espacio en hipercubos
y su manejo eficiente usando las estructuras de datos apropiadas, y el uso de
las denominadas funciones de valor que cuantifican la factibilidad de los parámetros
resultantes. La metodología es independiente del robot (puede ser usada con cualquier
modelo de caminata de dinámica pasiva, sin importar su complejidad), y es robusta (los
subespacios estables incorporan un indicador del margen de estabilidad que se encarga
de las diferencias entre el modelo del robot y su realización física). Esta metodología
es validada en el diseño de un robot semi-pasivo, el que en simulaciones mediante un
software externo presenta un ciclo de caminata de dinámica pasiva según lo predicho por
los resultados de la aplicación de la metodología.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/102566 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Vallejos Sánchez, Paul |
| Contributors | Solar San Martín, Javier Ruiz del, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Adams, Martin, Cipriano Zamorano, Aldo, Sáez Hueichapán, Doris, Sbárbaro Hofer, Daniel |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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