Diseño de un novedoso manipulador robótico esférico de tres grados de libertad (3DOF) inspirado en la biología y su aplicación en interacciones humano-robot
Autores: Soltanov, Suleyman; Roberts, Rodney
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño de un novedoso manipulador robótico esférico de tres grados de libertad (3DOF) inspirado en la biología y su aplicación en interacciones humano-robot
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Interacciones
Medio ambiente
Bioinspirado
Manipulador robótico
Cálculo de parámetros cinemáticos
Movilidad espacial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Estudiar las interacciones entre organismos biológicos y su entorno proporciona a los ingenieros valiosos conocimientos para desarrollar sistemas mecánicos complejos y fomentar la creación de innovaciones tecnológicas novedosas. En este estudio, presentamos un novedoso manipulador robótico esférico (SRM) bioinspirado de tres grados de libertad (DOF), diseñado para emular las propiedades biomecánicas observadas en la naturaleza. El diseño utiliza la transformación de pares cinemáticos espaciales complejos esféricos (CSKPs) para sintetizar manipuladores robóticos bioinspirados. Además, el uso de la teoría de tornillos y el algoritmo de Levenberg-Marquardt para el cálculo de parámetros cinemáticos apoya avances adicionales en las interacciones humano-robot y simplifica los procesos de control. La plataforma transmite directamente el movimiento de los motores para replicar la movilidad de bola y cavidad de las articulaciones biológicas, minimizando las pérdidas mecánicas y optimizando la eficiencia energética para una movilidad espacial superior. El SRM 3DOF propuesto ofrece ventajas que incluyen un espacio de trabajo ampliado, mayor destreza y un diseño ligero y compacto. La validación experimental, realizada a través de SolidWorks, MATLAB, Python y Arduino, demuestra la versatilidad y el amplio potencial de aplicación del novedoso SRM 3DOF bioinspirado, posicionándolo como una solución robusta para una amplia gama de aplicaciones robóticas.
Descripción
Estudiar las interacciones entre organismos biológicos y su entorno proporciona a los ingenieros valiosos conocimientos para desarrollar sistemas mecánicos complejos y fomentar la creación de innovaciones tecnológicas novedosas. En este estudio, presentamos un novedoso manipulador robótico esférico (SRM) bioinspirado de tres grados de libertad (DOF), diseñado para emular las propiedades biomecánicas observadas en la naturaleza. El diseño utiliza la transformación de pares cinemáticos espaciales complejos esféricos (CSKPs) para sintetizar manipuladores robóticos bioinspirados. Además, el uso de la teoría de tornillos y el algoritmo de Levenberg-Marquardt para el cálculo de parámetros cinemáticos apoya avances adicionales en las interacciones humano-robot y simplifica los procesos de control. La plataforma transmite directamente el movimiento de los motores para replicar la movilidad de bola y cavidad de las articulaciones biológicas, minimizando las pérdidas mecánicas y optimizando la eficiencia energética para una movilidad espacial superior. El SRM 3DOF propuesto ofrece ventajas que incluyen un espacio de trabajo ampliado, mayor destreza y un diseño ligero y compacto. La validación experimental, realizada a través de SolidWorks, MATLAB, Python y Arduino, demuestra la versatilidad y el amplio potencial de aplicación del novedoso SRM 3DOF bioinspirado, posicionándolo como una solución robusta para una amplia gama de aplicaciones robóticas.