Robot Humanoide

Resumen

Durante varios años, la necesidad de construir máquinas capaces de realizar actividades monótonas de gran precisión o de alto riesgo para los obreros, motivó al desarrollo de autómatas con objetivos particulares y características muy similares a las del ser humano, así como la inquietud por construir mecanismos semejantes a los organismos biológicos y los beneficios que éstos implican.

Gracias al impacto de humanoides como ASIMO y HRP-2, la necesidad de contar con robots capaces de encargarse de tareas donde nuestra sociedad tiene deficiencias, ha ido en aumento.

Las aportaciones en el estudio y análisis de la locomoción bípeda humana, al igual que el desarrollo de la misma, no ha cesado y ha motivado a la definición de nuevos conceptos y a la generación de nuevos métodos para solucionar los problemas de diseño, estabilidad y control de robots bípedos, donde han emergido nuevos desafíos.

De esta forma, el diseño en el hardware del robot es una etapa previa para acercarse a la dinámica del caminado en el robot. Después, un control del balance eficiente en el robot humanoide y una suave secuencia de desplazamiento pueden conseguir el caminado dinámico. También son importantes simuladores de la cinemática y la dinámica del robot humanoide.

Hoy en día la robótica bípeda conforma un área de investigación con gran crecimiento en los últimos años. Aunque existen otros tipos de robot que son utilizados en distintas áreas de la industria para trabajos con materiales peligrosos o en procesos en serie, alrededor del mundo se están desarrollando una nueva clase de robots que están basados en los caminados dinámicos, estos robots tienen el principio de la locomoción humana.

Introducción

El término humanoide puede referirse a cualquier cosa con características exclusivamente humanas y / o adaptaciones, como la posesión de pulgares o la capacidad de caminar en posición vertical.

Un robot humanoide basa en la estructura física como en al recreación de movimientos de un ser humano, dicho de otro modo este tipo de autómata camina sobre dos piernas y tiene un torso, dos brazos, dos piernas y una cabeza.

Los primeros logros en la locomoción bípeda se obtuvieron en 1986 en Japón, año en el que se creó el primer autómata de este tipo, el robot se desplazaba y demoraba alrededor de 5 segundos entre paso y paso. Posteriormente se buscó elaborar una caminata más rápida, para ello se analizó a detalle la forma de la marcha humana. Estos estudios finamente lograron que se desarrollara un robot con una velocidad al andar de 1.2 Km/h en superficies planas.

Sin embrago una de las hipótesis que dio inicio del caminado fue propuesta por Weber alrededor de 1836 que decía que : “la pierna puede generar un movimiento hacia adelante y hacia atrás como si fuera un péndulo suspendido desde un cuerpo”. Años más tarde Mochon y McMahon en 1980 llegaron a la misma conclusión después de comparar el movimiento de la pierna de avance con un doble péndulo invertido pasivo.

Si bien existen muchos robots humanoides en historias de ficción, algunos que son reales se han desarrollado desde la década del año 1990 y algunos de aspecto real se han desarrollado desde el año 2002 hasta la fecha.

1. Planteamiento del problema.

¿Es viable utilizar momento zero point para crear el movimiento del robot?

¿Qué actuadores son los adecuados para crear el movimiento del robot?

¿El diseño mecánico establecido es el adecuado para recrear el movimiento humano?

¿Cuál es el mínimo de grados de libertad necesarios para recrear un movimiento humano?

2. Justificación.

La robótica humanoide, debido a su desarrollo y creación de robots cada vez más parecidos al ser humano tanto en apariencia física como en la locomoción, tendrá en el futuro un efecto multiplicador, generando industrias proveedoras y consumidoras que impulsarán el progreso de los países y empresas que inviertan y se coloquen a la vanguardia de ella.

El desarrollo de robots bípedos y humanoides tiene grandes beneficios y consecuencias: estimula la investigación científica e impulsa el progreso tecnológico, motiva la unión entre diversos campos de la ingeniería tales como teoría del control, mecánica, programación, diseño, entre otras, además propone alternativas a problemas sociales y de salud.

Los robots humanoides, por la capacidad de adaptarse a entornos humanos y de emplear sus mismas herramientas, y así mismo por su interacción y convivencia con otros robots y con los seres humanos, además de sus habilidades y destrezas motoras, no solo representan una área de investigación, sino una nueva industria que invierte en su desarrollo y promueve su comercialización, tanto de robots de servicio como de entretenimiento.

Además la construcción de un robot implica un amplio desarrollo y construcción. Por un lado está la parte mecánica, que incluye la estructura, los actuadores y la selección de materia, por el otro está la parte de procesamiento, y control que abarca la selección del controlador para los actuadores así como la electrónica necesaria para realizar el control y la programación para recrear el caminado dinámico.

Sin embargo para que estas dos partes puedan comunicarse entre sí, se requieren tener una interfaz entre ambos, algo que sea capaz tanto de controlar los actuadores y recopilar datos como recibir órdenes desde la unidad de procesamiento con la que se efectuaran acciones en los actuadores, o sea un sistema de control.

3. Objetivos.

Objetivo general.

Construir un robot bípedo de no más de 45 cm de alto con 20 grados de libertad capaz de caminar y ser controlado por medio de la computadora.

Objetivos específicos.

 Estudiar los servomotores y emplearlos en las articulaciones del robot.

 Implementar una estructura mecánica de tal manera que la distribución de las articulaciones permita el desplazamiento eficiente del robot.

 Desarrollar una interfaz para la generación de secuencia de movimientos.

 Crear simulación en software de diseño.

 Estudiar y seleccionar el material más adecuado.

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