Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 26, no. 2, July-December 2022.
DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v26n2a07
Diseño de un mecanismo para un robot metamórfico para exploración
Design of a Locomotion Mechanism for a Metamorphic Exploration Robot
Recibido 27-07-2022, aceptado 09-08-2022.
Resumen
Este artículo propone el diseño de un sistema mecánico capaz de ejecutar la morfosis entre un robot caminante tipo hexápodo y un robot esférico, basado en un modelo de 4 barras, permitiendo la exploración en diferentes terrenos y manufactura basada en tecnología de impresión 3D. El diseño de los elementos que integran este prototipo se desarrolló bajo la perspectiva técnica de la metodología Quality Funtion Design (QFD), obteniendo como resultado experimental un sistema Manivela-Balancín acoplado a cada extremidad, el cual permitió la locomoción típica de un robot artrópodo y al mismo tiempo, extender la capacidad de movilidad al generar una mórfosis con el propósito de realizar una locomoción esférica. Esta locomoción se desarrolló con el objetivo de aprovechar la ventaja dinámica en una superficie donde la cubierta del mecanismo permitiera un desplazamiento sin restricciones, específicamente, en un terreno regular plano, bioinspirada en el desplazamiento “flic-flac” de la araña del desierto (Cebrennus Villosus). El análisis cinemático para este modelo fue representado con el método analítico. La geometría y dimensiones de los elementos fueron desarrollados para su fabricación con tecnología de impresión 3D, con base en las propiedades mecánicas del material Poliácido-láctico (PLA), sin comprometer las capacidades de carga y torque de los servomotores del robot Bioloid®, el cual fue empleado como base del diseño. Para comprobar la capacidad del mecanismo se realizó un análisis general de elemento finito, con lo que es posible verificar que el material satisface las propiedades mecánicas necesarias para el uso operacional del mismo.
Abstract
This article proposes the design of a mechanical system capable of executing morphosis between a hexapod-type walking robot and a spherical robot, based on a Four-bar model, allowing exploration in different terrains and manufacturing based on 3D printing technology. The design of elements that make up this prototype was developed under the technical perspective of Quality Function Design (QFD) methodology, obtaining an experimental result by Crank-Beam system coupled to each limb, which allowed typical locomotion of an arthropod robot, at the same time, extend the mobility capacity by generating a morphosis to perform a spherical locomotion. This locomotion was developed with aim of taking advantage of dynamic on a surface where the mechanism cover allowed unrestricted movement, specifically, on a regular flat terrain, bio-inspired by "flic-flac" movement of desert spider (Cebrennus Villosus). The kinematic analysis was represented by analytical method. The geometry and dimensions of elements were developed for their manufacture with 3D printing technology, based on mechanical properties of Polylactic-Lactic Acid (PLA) material, without compromising the load and torque capacities of Bioloid® robot servomotors, which was used as base of design. To verify the capacity of mechanism, a general finite element analysis was carried out, with which it is possible to verify that material satisfies the mechanical properties necessary for its operational use.
Palabras clave: robot metamórfico, mecanismo de 4 barras, robot artrópodo, QFD, tecnología de Impresión 3D.
Index terms: metamorphic robot, four bar mechanism, arthropod robot, 3D printing technology.
ISO 690 reference:
Cruz-Deviana, Mario Ricardo;
Tapia-Herrera, Ricardo;
Aguilar-Pérez, Arturo;
Meda-Campaña, Jesús Alberto;
Torres-Cedillo, Sergio Guillermo;
Cortés-Pérez, Jacinto;
Reyes-Solís, Alberto,
2022,
Diseño de un mecanismo para un robot metamórfico para exploración,
Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 26, no. 2,
ISSN 2594-2921, e260207,
DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v26n2a07
