Diseño y construcción de un robot cuadrúpedo con características caninas con 12 grados de libertad

Abstract

En la Universidad del Valle de Guatemala nos topamos con una limitante importante en cuanto a robots cuadrúpedos se refiere en el ámbito del laboratorio como material didáctico en la carrera de Ingeniería Mecatrónica. Es por eso que se trazó como objetivo el diseño y construcción de un robot cuadrúpedo con características caninas con doce grados de libertad. Por lo anterior, se llevó a cabo una investigación de antecedentes, diseño, materiales, componentes y durabilidad de las baterías ideales para el funcionamiento del mismo de forma correcta y estable, para que realice movimientos de locomoción similares a un animal cuadrúpedo. Como resultado, se obtuvo un robot cuadrúpedo de doce grados de libertad ligero diseñado y creado con material resistente como lo es el PLA y componentes como ESP 32 el cual realiza la función del cerebro del motor, 12 servomotores que son los encargados de realizar los movimientos, el controlador de los servomotores el cual envía la señal a cada uno para que se muevan de manera adecuada, un regulador de voltaje que evita cualquier sobrecarga y así evitar inconvenientes que limiten el buen funcionamiento del robot y dos baterías 18650 de li-ion las cuales son las encargadas de dar una autonomía aproximada entre 30 a 50 minutos. Por último, se logró concluir con la construcción del robot cuadrúpedo con características caninas y 12 grados de libertad con la capacidad de realizar movimientos coordinados y estables con un sistema eléctrico adecuado que valida la integración entre hardware y control sin ningún inconveniente.

At the Universidad del Valle de Guatemala, we identi ed a signi cant limitation regarding the availability of quadruped robots in the laboratory as teaching material for the Mechatronics Engineering program. For this reason, the objective was set to design and build a canine-inspired quadruped robot with twelve degrees of freedom. To achieve this, a comprehensive investigation was carried out, including background research, design considerations, material selection, component evaluation, and analysis of the ideal battery durability to ensure stable and correct operation. The goal was for the robot to perform locomotion movements similar to those of a real quadruped animal. As a result, a lightweight twelve-degree-of-freedom quadruped robot was developed, built using durable PLA material and equipped with components such as the ESP32 microcontroller, which functions as the robot's brain ; twelve servomotors responsible for executing the movements; a servo controller that sends the appropriate signals to each motor; a voltage regulator to prevent overloads and ensure reliable operation; and two 18650 Li-ion batteries that provide an approximate autonomy of 30 to 50 minutes. Finally, the construction of the canine-inspired quadruped robot with twelve degrees of freedom was successfully completed, achieving coordinated and stable movements supported by an adequate electrical system that validates the seamless integration between hardware and control.