Caracterización e identificación de un mecanismo de dos grados de libertad con actuadores de rigidez variable para imitar movimientos explosivos humanos

Abstract

Imitar los movimientos humanos en sistemas robóticos es cada vez más común, aunque inicialmente se utilizaban actuadores rígidos, en la actualidad se han implementado numerosos dispositivos que buscan tener flexibilidad inherente con el fin de acercase más al comportamiento de los músculos humanos. Esto ha permitido que los robots actuales cumplan tareas como caminar, saltar o correr con un mejor índice de desempeño y con eficiencia energética, pero al usar sistemas de este tipo se obtienen modelos matemáticos y de control más complejos. La implementación de un actuador que contenga las características ya mencionadas empieza con el diseño de las piezas en el software Nx Unigraphics©, donde se modelan piezas desde los eslabones, que son los elementos de mayor tamaño, hasta acoples para los mismos eslabones y otras piezas necesarias para realizar el ensamble del actuador de impedancia variable (VSA), dichas piezas se imprimieron en la impresora 3D Makerbot Replicator 2X utilizando ABS. Posteriormente se ensamblan las piezas y se logra dar forma al VSA, con resortes, servomotores digitales y también sensores para medir variables que luego nos va a ser útiles para la caracterización e identificación del sistema. Se crean bases de datos con la información adquirida por los sensores y provista también por el sistema embebido que controla los servomotores, información introducida en un perceptrón multicapa que es entrenado para identificar el sistema tomando como referencia la longitud del resorte. Se logra caracterizar la carga, la posición y la velocidad del VSA con la estrategia de control propuesta para manipular y adquirir datos de los servomotores, esto permitió que se realice la posterior identificación del sistema tomando como parámetro la longitud del resorte, ya que es una variable que incluye datos de la posición del servomotor principal, la posición de la polea y la posición de la articulación.