Diseño mecánico de cabeza humana robótica animatrónica.

Abstract

El siguiente trabajo de graduación consiste en el diseño mecánico de una cabeza robótica animatrónica que implemente distintos mecanismos para obtener movimiento de ojos, cejas, párpados, sonrisa, boca y cuello. Dichos mecanismos deben de permitir un movimiento fluido y realista que se asemeje lo más posible a los movimientos que realiza el ser humano. Para lograr diseñar dichos mecanismos se investigó acerca de cada uno de los músculos involucrados en todos los movimientos del cuerpo humano a replicar. Además de investigar los músculos que provocan los movimientos, se investigó más a profundidad cuales eran los movimientos que se deseaba realizar. Con esto se pudo saber con exactitud que músculos o combinación de músculos hacían el movimiento, y cual es el rango de cada uno de estos movimientos. Además de la investigación de los movimientos del cuerpo humano y de la anatomía de la cara se investigó acerca de los actuadores a utilizar y de los materiales que se consideraron para la fabricación de la cabeza. Luego de haber realizado la investigación se diseñó cada uno de los mecanismos deseados. En su mayoría se escogieron mecanismos de cuatro barras ya que con estos se tiene una salida de un grado de libertad, así que se facilita el control sobre los grados de libertad de los movimientos deseados. El diseño se realizó en Autodesk Inventor 2017. Además de cada uno de los mecanismos también se diseñó la estructura que daba soporte a todos los mecanismos y actuadores a utilizar. Al momento de iniciar con la manufactura con ayuda de las tecnologías de impresión 3D utilizando PLA y el corte láser en MDF, se lograron encontrar ciertas fallas de diseño que resultaron en rediseñar las piezas que contenían dicha falla. Al haber corregido cada una de estas fallas se procedió con el ensamblaje de las piezas manufacturadas y de esta forma se logró darle validación al diseño ya que se logró mover los mecanismos deseados con los grados de libertad que se esperaba. Por último, se realizó un análisis de esfuerzos con los materiales de diseño y no los materiales del prototipo para de esta forma poder corroborar que no existe ninguna posibilidad de que el material falle debido a las cargas tan bajas con las que se está trabajando.