ROBOT BÍPEDO
introducción
un robot era un dispositivo que podía llevar a cabo tareas
preprogramadas; y estaba más orientada a robots fijos. Y a medida que se fueron
desarrollando y tomando fuerza otros aspectos de la robótica, como la robótica
móvil o la capacidad de tomar información del entorno, la definición de robot
cambió. Básicamente, un robot es un dispositivo capaz de sensar su entorno y
cambiar su comportamiento de modo de garantizar la concreción de una tarea. La
definición más nueva –más vanguardista incluye la capacidad de auto repararse y
de duplicarse
El robot consigue mantener el equilibrio sobre el suelo
gracias a sus múltiples sensores que proporcionan información sobre su
estabilidad. Tiene suficiente fuerza como para desplazar a un ser humano sobre
él.
¿como funciona un robot bipedo?
El robot
bípedo en el caminado del ser humano el cual es un proceso
de locomoción bastante complicado.
Análisis de locomoción bípeda:
El movimiento ocurre en tres planos:
Durante este desplazamiento cada parte del cuerpo tiene
un movimiento especifico que colabora a mantener el equilibrio
y hace que desplazarse erguidos sea
posible. Lo primero que hay que entender
es que el caminar es un porceso
cíclico, por lo tanto repetitivo, razón
por la cual es posible dividirla en
fases. La manera como se determinan las fase s que componene el proceso, depente de la forma como se este analizando el proceso de caminar(a )se puede analizar haciendo
referencia a todo el cuerpo y como es
soportado por cada pierna, y (b)sepuede analizar el movimiento que realiza
cada pierna POR SEPARADO.
Al analizar el proceso de acerdo ala
primera manera , se tiene que el ciclo del caminado conta de dos fases en
realidad:
Fase de
soporte doble(doublé support phase) y fase de soporte único(single
spport phase) el soporte unco es realizado tanto por la pierna derecha como por la pierna izaquierdad, lo que se
identifica como soporte único derecho y soporte único izquierdo.
Fase de soporte único (doublé support
phase) durante la fase del soporte único el pie al que se le hace referencia al
soporte, es le que se necuentra a poyado sobre el suelo y relativamente
estacionario. El encargado de mantener el peso del cuerpo de ahí
su nombre”soporte” el comienzo de esta fase se puede distinguir cuando
la otra pierna (la que no va hacer el soporte) deja el suelo siendo la punta
del pie lo ultimo en estar en contacto
con el suelo, y termina cuando esa misma pierna vuelve a tocar el suelo por medio
del talon.
fase de soporte doble(doublé support phase) la se de soporte doble se
caracteriza por los dos pies se encuentran en contacto con el suelo
comparteindo el soporte del cuerpo. El comiezo de sta fase se reconoce cuando
el talon de una pierna toca por primera
ves el suelo y termina cuando la punta del pie
de la otra pierna se despega del
suelo . la duración de esta fase es bastante corta , por indispensable ya que
durante ella se hace el traspaso de
soporte del cuerpo de una peirna a otra.
Cada
pierna es vista como u proceso independiente
por lo tanto estaría
dividido en fase de postura ( stance phase) y
fase de balanceo (swing phase).
Cada una de estas fases se encuentra para las dos piernas respectivamente.
Fase
de postura ( stance phase)
Esta
fase representa el periodo
de tiempo durante el cual
la pierna analizada se encuentra
en contactos con el suelo.
Comienza cuando su talon toca el suelo y
termina cuando los dedos del pie se despegan
del suelo.
Fase de
balanceo(swing phase)
Esta fase
se distingue por que es el periodo de tiempo durante el cual
la pierna analizada se encuentra
en el aire balanceándose hacia el frente .
Proceso del caminado:
En la locomoción bípeda el cuerpo
regula el proceso para que sea lo mas eficiente , como el robot es un modelo simplificado de las piernas del hombre, hay grados de libertad que no se están teniendo
en cuenta. Estos lleva a la conclusión inmediata de que
el prototipo va A CAMINAR con menor
eficiencia que un hombre . estos se vera
reflejado en un mayor trabajo
por parte de los actuadores (motores) del prototipo cuando se
implementa . como se menciono anteriormente el caminado humano es un proceso en el cual el cuerpo es soportado
primero por una pierna y luego por la
otra . siempre exist por lo menos un pie
en el piso y en la etapa de doble soporte están los dos . en este proceso existen dos requisitos básicos que
deben cumplirse:
ü Deben existir fuerzas
de reacción del piso que soportan el cuerpo.
ü Deben haber un movimiento
periódico de cada pie de una
posición de soporte hacia la siguiente en la dirección del movimiento.
Estos
dos elementos son necesarios para cualquier tipo de caminado bípedo. Por lo tanto, un robot
bípedo tambien debe cumplir estos parámetros para que
se ajuste a la deficnicion de locomoción bípeda.
Este
robot fue concebido con fines de entretenimiento y además del control motriz,
esta equipado con una gran cantidad de
hardware y software dedicado a la
interacion con las personas. El QRIO camina
en forma dinámica utilizando el método
de ZMP (zero moment Piont, punto
d moento cero ) y es capaz de adaptarse a superficies irregulares
y de reaccionar a fuerzas externas. De ser empujado el robot
puede decidir dar un paso hacia
la dirección adecuada para
equilibrarse. Para lograr todo estos,
este robot cuenta con varios
tipos de sensores que realimentan su
sistema de control. Estos mecanismos sin embargo solo están garantizados para
compensar elevaciones de hasta 1 cm en
el terreno y pendientes de hasta 10 grados , las expecializaciones no
explicitan que tanta fuerza externa del robot
es capas de compensar . en caso que el robot detecte que se va caer y no
pueda remediarlo adopta una estrategia
de amortiguador de impacto y
luego de la caída es capaz de levantarse
en forma autónoma .
Agregado a las funcionalidades básicas de
locomoción también cuenta con sistema de
reconocimiento de objetos mediante su visión
estereoscópica y detención de fuentes de sonidos mediante siete micrófonos ubicados en si
cabeza . dentro del software se enceuntra programas capases de planificar trayectorias y trazar entre
otros.
En
la interacción de seres humanos el
QRIO esta equipado con software mediante
reconocimiento de palabras habladas.
Este robot también es capaz de hablar y
cuenta con un sistema de conversación
que simula conversaciones emocionales. En su diseño está contemplado
aspectos de seguridad como por ejemplo
detección de obstrucciones en las
articulaciones que permite evitar que
las mismas lastimen el usuario, control
de temperatura para que sea siempre
seguro tocarlo y un peso suficiente mente liviana como para no lastimar a una persona si cae
sobre ella. También se tuvieron en
cuenta en su diseño aspectos de confort,
como por ejemplo una operación silenciosa.
El soni QRIO es un
robot autónomo con una batería
que le permite una hora de operación y cuenta con interfaz de red
inalámbrica con la cual puede
interactuar con equipos de computación, aunque esta concebido para interactuar
directamente con personas mediante
lenguaje hablado.
Desarrolladores: soni corporation
Altura:58cm
Peso:6.5kg
Velocidad:10 cm/S en superficies irregulars y 33 cm/S en terrenos planos
Procesamiento :Amp2erpiorsoc(epsraodoiertasrrio
ISdCeSdoen6y4)bits 128mb ram , sistema
operativo de tiempo real .
Sensores:un controlde presión en la cabeza
, siente micrófonos , dos cámaras de video , actualizadores:servomotres
propietarios .
Alimentación : doce Bateria de
alto voltaje de litio, tecnologías propiedtarias de sony .
Led multiclor en los ojos, parlante, elots
para pc – card y memorias etick ,
interfaz.
ONDA ASIMO
Adiferencia del robot QRIO de sony
que se encuentra en el
entretenimento, el ASIMO de onda fue concebido des de un principio pensando en asistri a las
personas y anal izar tareas domesticas
en nuestro entorno por ello su altura es mayor ya que fue creado teniendo en
cuenta las dimensiones y posición
habitual de mesas y sillas , llaves de luz y escaleras en tre otras cosas .
también se tubo en cuenta en el
desarrollo de ASIMO que sus ojos quedaran a la altura de los ojos de una
persona aveces en el proyecto incorporar en el robot la posibilidad de correr ,
osea permancer en el aire un
instate a lo lñargo del paso , sin
embargo los resultados a un dicta mucho
del paso de un ser humano ya que ASIMO
solo permance en le aire 5 centésimas de segundos en cada paso
cuando corre . si bien los primeros prototipos de ASIMO utilizaban patrones preestablesidos para caminar, las versiones mas modernas analizan la situación y generan los movimientos necesarios teniendo en
cuenta la dinámica del robot . este
sistema no solo es reactivo si no que
también actua en forma predictiva , moviendo el
centro de masa adecauda mente
antes de comensar por ejemplo un giro .
al igual que QRIO de sony , ASIMO cuenta
con uan gran cantidad de software que le
permite reconocer objetos y voces , analiza su entorno y desplazarse por el y brindar muchas
posibilidades en cuanto al interaccion
con seres humanos . también este robot actua en forma autónoma con baterías que
le permiten media hora ( hasta una hora losnuevos prototipos ) de autonomía .
adiferencia de QRIO ,ASIMO no es capaz de levantarse si se cae.
la
forma en
que Honda comercializa el
ASIMO es alquilándolo
en este momento en precio de alquiler
es de U$S150 anuales. Acontinuacion se exponen algunas características
técnicas del robot, pero lamentablemente
Honda no divulga muchos datos técnicos del mismo .
DESARROLLADORES:
Honda
Altura: 120cm
Peso:52kg
Velocidad:42cm/S
Procesamiento : no se divulga
DOF
2 en le cuello 5 en cada brazo , 1 en la
mano,6 en cada perina , uno total de 26 grados
de libertad ,
Sensores: solo se divulga
que cuenta con sensores de 6 ejes en le aria del pie , jiros copio y
sensor de aceleración.
Actuadores :servomotores propietarios
Alimentación: batería de niquel-metal de 40
A Volts
Parlante : interfaz inalámbrica
Variables importantes en la etapa de
soporte único
Cuando el cuerpo se en cuetra en la fase de
un soporte simple , existen tres caracteris ticas fundamentales que intrbienen
en el desplazamiento:
ü Con cada paso el cuerpo acelera y desacelera
ü Con cada paso del cuerpo se
levanta y se cae unos centímetros
ü Existe un leve movimiento de balanceo de un lado a otro en
el plano frontal
El
cuerpo debe acelerar y desacelerar en cada paso por que el soporte de las piernas no se
encuentra debajo del cuerpo en todo momento . por lo tanto , es
debido a este variación de la celeracion que el hombre puede cambiar
dinámicamente . al principio del pie de soporte se enceuntra adelante del cuerpo . mientas se balancea y el cuerpo llega a estar junto encima del pi
de soporte . hay una desaceleración . finalmente, desde
este momento hasta que el pie del soporte se encuetra complatamenete atrás del cuerpo
hay una aceleración.
Estos robot aseguran su estabilidad
utilizando un complejo sistema de actuación , el que normalmente esta compuesto de servomotores
y que utiliza comúnmente el ZMP
como indicador de estabilidad . sin embargo , la dentision ZMP .
Los indcadores de estabilidad utilizados en
los robot activos .E1FRI se define como
el punto de la superficie de contacto
pie –piso dentor o fuera de
la superficie convexa de soporte en la cual el moento resultante de
la fuerza apliando el pie s normal a la
su perficie.
QUE UTILIDAD TIENE UN ROBOT BIPEDO
Un
robot bípedo en la actualidad e s de mucha utilidad en muchas áreas por ejemplo
, pueden ser utilizado para desarrollar trabajos que son riesgosos para el hombre , sin expoene vidas humanas
piede ser útil en la área militar en donde las perdidas humanas en la actualidad son altas en general un rbot bípedo es utli para remplazar al hombre e en tareas
que resultan riesgosas para el hombre .
Robot
rescatista de heridos en combate
desarrollado por ejército (USA)
QUE
CONOCIMEINTO SE NECESITAN PARA SU CONTRCCUION
Inicialmenet hantes de construir un robot
bípedo se deb desarrollar un analicis de
la etapa de avance de la
pierna(parecido al analicis anterior),
el cual cuenta con ecuaciones cinematicas y dinámicas . el resultado de las
ecuaciones cinematicas es pára conocer la oreintacion ,posion del extremo de la pierna
