Un estudio sobre la locomoción eficiente en energía y óptima en un robot serpiente impulsado por músculos artificiales neumáticos
Autores: Lopez, Marcela; Haghshenas-Jaryani, Mahdi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un estudio sobre la locomoción eficiente en energía y óptima en un robot serpiente impulsado por músculos artificiales neumáticos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudio
Eficiencia energética
Músculo artificial neumático
Robot en forma de serpiente
Consumo de energía
Locomoción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un estudio sobre la eficiencia energética y el diseño óptimo de locomoción basado en cinemática de un robot tipo serpiente impulsado por un músculo artificial neumático (PAM). Aunque los robots tipo serpiente tienen varias ventajas sobre los robots móviles con ruedas y orugas, su baja eficiencia energética en locomoción ha limitado sus aplicaciones en campos de largo alcance y al aire libre. Este trabajo continúa nuestros esfuerzos anteriores en el diseño y prototipado de un robot tipo serpiente impulsado por músculos para abordar su limitación de baja eficiencia energética. Se desarrolló un hardware de control electro-neumático para controlar la locomoción del robot y un algoritmo de control para generar el movimiento de ondulación lateral. También se estudió la eficiencia energética de un solo músculo (es decir, PAM), un módulo de 2 enlaces del robot y un robot serpiente de 6 enlaces. Además, se derivó el consumo de energía para la locomoción de la serpiente para determinar el costo de transporte como índice para medir el rendimiento del robot. Finalmente, se analizó el rendimiento del robot y se comparó con modelos similares. Nuestro análisis mostró que la eficiencia del consumo de energía para nuestro robot es de 0.21, lo que es comparable al rango reportado de 0.016-0.32 de otros robots. Además, se determinó que el costo de transporte para nuestro robot es de 0.19 en comparación con el rango de 0.01-0.75 reportado para otros robots móviles. Finalmente, el rango de movimiento para las articulaciones del robot es, lo que es comparable al rango de movimiento reportado de otros robots tipo serpiente, es decir, 25-45.
Descripción
Este documento presenta un estudio sobre la eficiencia energética y el diseño óptimo de locomoción basado en cinemática de un robot tipo serpiente impulsado por un músculo artificial neumático (PAM). Aunque los robots tipo serpiente tienen varias ventajas sobre los robots móviles con ruedas y orugas, su baja eficiencia energética en locomoción ha limitado sus aplicaciones en campos de largo alcance y al aire libre. Este trabajo continúa nuestros esfuerzos anteriores en el diseño y prototipado de un robot tipo serpiente impulsado por músculos para abordar su limitación de baja eficiencia energética. Se desarrolló un hardware de control electro-neumático para controlar la locomoción del robot y un algoritmo de control para generar el movimiento de ondulación lateral. También se estudió la eficiencia energética de un solo músculo (es decir, PAM), un módulo de 2 enlaces del robot y un robot serpiente de 6 enlaces. Además, se derivó el consumo de energía para la locomoción de la serpiente para determinar el costo de transporte como índice para medir el rendimiento del robot. Finalmente, se analizó el rendimiento del robot y se comparó con modelos similares. Nuestro análisis mostró que la eficiencia del consumo de energía para nuestro robot es de 0.21, lo que es comparable al rango reportado de 0.016-0.32 de otros robots. Además, se determinó que el costo de transporte para nuestro robot es de 0.19 en comparación con el rango de 0.01-0.75 reportado para otros robots móviles. Finalmente, el rango de movimiento para las articulaciones del robot es, lo que es comparable al rango de movimiento reportado de otros robots tipo serpiente, es decir, 25-45.