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