Diseño y fabricación de un robot capaz de saltar y controlar su orientación mediante una rueda de inercia.

Abstract

En este documento se muestra información a cerca de los conocimientos que se deben tener para poder diseñar y fabricar un robot capaz de saltar y a su vez controlar su orientación utilizando una rueda de inercia. Se muestra un análisis de varios robots con la habilidad de saltar con el fin de seleccionar el mecanismo de salto con las características que se acoplen más a lo requerido. Por otro lado el motivo por el cual se requiere realizar un robot de este tipo, es lograr implementarlo en áreas de exploración en terrenos donde a las personas se les dificulta movilizarse. Se detalla información sobre sistemas dinámicos, los tipos que existen, como modelar un sistema dinámico y a su vez encontrar la solución del mismo. Se explican diferentes métodos para poder implementar un sistema de control a un modelo dinámico, ya que se requiere que el robot logre controlar su orientación mientras se encuentra en el aire haciendo uso de una rueda inercia como compensador del torque que se genera en el instante que el robot salta, este salto es generado por una fuerza aplicada a cierta distancia del centroide del robot. De igual manera se explica el funcionamiento de una rueda de inercia, para comprender el fin por el cual se utilizará este elemento mecánico, de igual manera se detallará su modelo dinámico para poderlo añadir al modelo del robot. Por otro lado se muestra el procedimiento que se debe seguir para poder diseñar y validar el comportamiento del robot utilizando Autodesk Inventor como software de diseño 3D y RecurDyn con Matlab para la validación del robot en simulaciones, con el diseño del mecanismo se logró que el robot salte una altura de 1.45m con lo que el robot logra saltar 10 veces su estatura. De igual forma se muestran dos variantes de control con los que se puede estabilizar la orientación del robot, un control PID con el cual se obtiene que el robot se estabiliza en 0.45 segundos y un control LQI con el que se obtiene que se estabiliza en 0.4 segundos. Se selecciona como mejor resultado el control LQI ya que es el que logra mantener estable la orientación sin oscilaciones. (A)