Como hacer un robot cuadrupedo: FUNDAMENTOS

Conceptos básicos a tener en cuenta

Algunas cosas que debes saber antes de comenzar el proyecto:

  • La determinación del centro de gravedad del robot es de suma importancia, esto nos da una referencia para que el robot no caiga y para que se puedan generar movimientos óptimos
  • La locomoción es diferente para robots tipo insecto que uno de tipo MAMÍFERO. (Esta serie de post se enfocara a los mamíferos)
  • Enlistare lecturas al final de cada post, como referencia y para que puedas profundizar más sobre el tema
  • Voy a tratar de hacer los post de la manera menos técnica posible a fin de que todos puedan entenderme. Si tienes alguna consulta no dudes en comentarlo

¡COMENCEMOS!

CENTRO DE GRAVEDAD

¿Te diste cuenta que los insectos nacen prácticamente caminando, los cuadrupedos tardan solo dias en aprender a caminar y los humanos tardamos alrededor de un año entero en hacerlo?

Como todo buen mamífero sabe, la distribución de los pies (o patas) es fundamental para mantener el equilibrio. Y si pudiste deducir del ejemplo que te di: a mayor número de patas, mayor estabilidad, y menor control se requiere.

Cuadrupedos (caminata pasiva)

Su estabilidad consiste en un concepto muy básico:

El centro de gravedad CoG debe estar dentro de la superficie del polígono que describen las patas apoyadas. De lo contrario, se pierde el equilibrio y cae.

TIPOS DE CAMINATA (GAITS)

Gaits

Los más característicos:

Trote: Continuo/Discontinuo, Periódico, Dinámico
Caminata: Continuo, Periódico, Dinámico/Pasivo
Galope: Asimétrico, Periódico, Dinámico
Gaits types Fig. 3

Continuo, significa que en toda la linea de tiempo siempre hay una pata ejerciendo el soporte. (véase walking trot, Fig. 3)

Periódico, que existe una serie de pasos que se repiten, convirtiéndolo en un ciclo

Dinámico: Que requiere retroalimentación para el control

Distribución de la energía

Otro concepto de caminata dinámica es usada cuando se tiene como ambiente un terreno no plano, en este caso el robot debe responder mediante un sistema dinámico para poder absorber energía al pisar y continuar con el Gait.

Para lo cual, en primera instancia, se procede a implementar un amortiguador:

El cual presenta grandes ventajas:

  • Optimiza el gait en superficies no planas y con fuerzas no esperadas.
  • Absorbe la energía elástica
  • Reduce el riesgo de dañar hardware

¡GRACIAS!

Próximo post: Modelo Matemático

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Lecturas:

[1] A simple rule for quadrupedal gait generation determined by leg loading feedback: a modeling study

[2] Quadruped gait types

[3] The Quadrupedal Gaits of Vertebrates: The timing of leg movements relates to balance, body shape, agility, speed, and energy expenditure