Desarrollo de un robot cuadrúpedo actuado neumáticamente utilizando juntas rotativas híbridas suaves-rígidas
Autores: Jiang, Zhujin; Wang, Yan; Zhang, Ketao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Desarrollo de un robot cuadrúpedo actuado neumáticamente utilizando juntas rotativas híbridas suaves-rígidas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistemas musculoesqueléticos
Actuados neumáticamente
Juntas rotativas
Robot cuadrúpedo
Patrones de marcha
Locomoción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Inspirado en los sistemas musculoesqueléticos de la naturaleza, este artículo presenta un robot cuadrúpedo actuado neumáticamente que utiliza dos juntas rotativas híbridas suaves-rígidas en cada una de las cuatro patas planas de dos grados de libertad (DoF). Primero, introducimos el diseño mecánico de la junta rotativa y el robot cuadrúpedo integrado con componentes electrónicos a bordo minimizados. Basado en el diseño único de la junta rotativa, se adoptó un controlador basado en PID a nivel de junta para controlar el desplazamiento angular de las articulaciones de la cadera y la rodilla del robot cuadrúpedo. Se investigaron y diseñaron patrones de marcha típicos para la locomoción con patas, incluyendo las marchas de caminar y trotar. Se construyeron y probaron prototipos de prueba de concepto de la junta rotativa y del robot cuadrúpedo. Los resultados experimentales demostraron que la junta rotativa generó un par máximo de 5.83 Nm y que el robot cuadrúpedo fue capaz de locomoción, logrando una marcha de trote de 187.5 mm/s con una frecuencia de 1.25 Hz y una marcha de caminar de 12.8 mm/s con un ciclo de marcha de 7.84 s. Este estudio revela que, en comparación con los robots de patas suaves, el robot cuadrúpedo tiene un modelo analítico simplificado para el control del movimiento, escalabilidad en tamaño y altas velocidades de movimiento, mostrando así un potencial significativo para aplicaciones en entornos extremos.
Descripción
Inspirado en los sistemas musculoesqueléticos de la naturaleza, este artículo presenta un robot cuadrúpedo actuado neumáticamente que utiliza dos juntas rotativas híbridas suaves-rígidas en cada una de las cuatro patas planas de dos grados de libertad (DoF). Primero, introducimos el diseño mecánico de la junta rotativa y el robot cuadrúpedo integrado con componentes electrónicos a bordo minimizados. Basado en el diseño único de la junta rotativa, se adoptó un controlador basado en PID a nivel de junta para controlar el desplazamiento angular de las articulaciones de la cadera y la rodilla del robot cuadrúpedo. Se investigaron y diseñaron patrones de marcha típicos para la locomoción con patas, incluyendo las marchas de caminar y trotar. Se construyeron y probaron prototipos de prueba de concepto de la junta rotativa y del robot cuadrúpedo. Los resultados experimentales demostraron que la junta rotativa generó un par máximo de 5.83 Nm y que el robot cuadrúpedo fue capaz de locomoción, logrando una marcha de trote de 187.5 mm/s con una frecuencia de 1.25 Hz y una marcha de caminar de 12.8 mm/s con un ciclo de marcha de 7.84 s. Este estudio revela que, en comparación con los robots de patas suaves, el robot cuadrúpedo tiene un modelo analítico simplificado para el control del movimiento, escalabilidad en tamaño y altas velocidades de movimiento, mostrando así un potencial significativo para aplicaciones en entornos extremos.