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Propulsión por vibración en robots de escala insecto no atados con bimorfos piezoeléctricos y patas impresas en 3D

Autores: Ramírez-Palma, Mario Rodolfo; Ruiz-Díez, Víctor; Corsino, Víctor; Sánchez-Rojas, José Luis

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Propulsión por vibración en robots de escala insecto no atados con bimorfos piezoeléctricos y patas impresas en 3D


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Investigación
Robot autónomo en miniatura
Resonadores bimorfos piezoeléctricos
Patas impresas en 3D
Microcontrolador
Navegación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 38

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Esta investigación presenta el desarrollo y evaluación de un robot autónomo en miniatura inspirado en la locomoción de insectos, capaz de movimiento bidireccional. El robot incorpora dos resonadores bimorfos piezoeléctricos, patas impresas en 3D, un circuito de alimentación electrónica y un microcontrolador alimentado por batería. Cada motor piezoeléctrico cuenta con placas cerámicas que miden 15 x 1.5 x 0.6 y pesan 0.1 g, con un diseño de electrodos optimizado. Los bimorfos vibran en dos modos de flexión con frecuencias resonantes de aproximadamente 70 y 100 kHz. La colocación estratégica de las patas impresas en 3D convierte el movimiento fuera del plano en una propulsión efectiva hacia adelante o hacia atrás, dependiendo del modo de vibración. Una configuración de tracción diferencial, utilizando los dos motores piezoeléctricos paralelos y señales de excitación calibradas del microcontrolador, permite la navegación por trayectorias arbitrarias. El robot completamente ensamblado mide 29 x 17 x 18 y pesa 7.4 g. El robot fue probado en una superficie de vidrio, alcanzando una velocidad máxima de 70 mm/s y una velocidad de rotación de hasta 190 deg./s, con un consumo de energía de 50 mW, un costo de transporte de 10 y un tiempo estimado de operación continua de aproximadamente 6.7 h. El robot siguió con éxito trayectorias preprogramadas, demostrando su control preciso y agilidad en la navegación por entornos complejos, marcando un avance significativo en la robótica autónoma a escala de insectos.

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