NU-Biped-4.5: Un robot bípedo de tamaño completo ligero y de bajo costo de prototipado
Autores: Folgheraiter, Michele; Yessirkepov, Sharafatdin; Umurzakov, Timur
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
NU-Biped-4.5: Un robot bípedo de tamaño completo ligero y de bajo costo de prototipado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Diseño
Robot
Grados de libertad
Diseño mecánico
Servomotores
Cinemática
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta el diseño de un nuevo robot bípedo ligero y de tamaño completo desarrollado en el Laboratorio de Robótica Humanoide de la Universidad Nazarbayev. El robot, equipado con 12 grados de libertad (DOFs), mide 1.1 m de altura y pesa solo 15 kg (sin incluir la batería). A través de la implementación de un diseño mecánico simple y la utilización de componentes estándar, el costo total del prototipo se mantuvo por debajo de 5000 USD. La incorporación de servomotores de alto rendimiento desarrollados internamente permite que el sistema de actuadores del robot genere hasta 2400 W de potencia mecánica, lo que resulta en una relación potencia-peso de 160 W/kg. Los detalles del diseño mecánico y eléctrico se presentan junto con la formalización del modelo cinemático directo utilizando el método de desplazamiento de tornillo sucesivo y la solución de la cinemática inversa. Las pruebas realizadas tanto en un entorno de simulación como en el prototipo real demuestran que el robot es capaz de seguir con precisión las trayectorias articulares de referencia para ejecutar una marcha cuasi-estática, logrando un consumo de energía promedio de 496 W.
Descripción
Este documento presenta el diseño de un nuevo robot bípedo ligero y de tamaño completo desarrollado en el Laboratorio de Robótica Humanoide de la Universidad Nazarbayev. El robot, equipado con 12 grados de libertad (DOFs), mide 1.1 m de altura y pesa solo 15 kg (sin incluir la batería). A través de la implementación de un diseño mecánico simple y la utilización de componentes estándar, el costo total del prototipo se mantuvo por debajo de 5000 USD. La incorporación de servomotores de alto rendimiento desarrollados internamente permite que el sistema de actuadores del robot genere hasta 2400 W de potencia mecánica, lo que resulta en una relación potencia-peso de 160 W/kg. Los detalles del diseño mecánico y eléctrico se presentan junto con la formalización del modelo cinemático directo utilizando el método de desplazamiento de tornillo sucesivo y la solución de la cinemática inversa. Las pruebas realizadas tanto en un entorno de simulación como en el prototipo real demuestran que el robot es capaz de seguir con precisión las trayectorias articulares de referencia para ejecutar una marcha cuasi-estática, logrando un consumo de energía promedio de 496 W.