Diseño y simulación de un robot inspirado en las salamandras capaz de imitar parcialmente su locomoción
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2022-03-30
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Descripción
En este documento se muestra la realización del diseño y simulación de un robot inspirado en la salamandra Pleurodeles Walt, que tiene la capacidad de reproducir parcialmente los modos de andar de una salamandra. Para realizarlo, en primer lugar es necesario documentarse sobre la morfología y forma de locomoción de las salamandras, mediante una búsqueda en las bases de datos de conocimiento científico. Con los datos obtenidos se procede al diseño de un robot prototipo, cuya estructura permita imitar de forma cercana los movimientos de una salamandra. Posteriormente, se analizan los modelos cinemáticos que típicamente se utilizan para emular la locomoción de salamandra, con el fin de seleccionar uno que permita coordinar los movimientos de las articulaciones del robot como lo hace la salamandra real, manteniendo un equilibrio entre el nivel de abstracción del modelo y la capacidad para reproducir diferentes modos de andar. Luego de ello, se lleva a cabo el proceso de selección de los componentes electrónicos y mecánicos, con base en los criterios de diseño del robot y los requisitos de operación del modelo cinemático locomotor. De igual forma, se exploran las herramientas de software que se utilizan para la simulación cinemática del robot, con el fin de seleccionar una sobre la cual se desarrolla la programación necesaria para realizar la simulación del robot en el entorno terrestre y también en el entorno acuático. Además, se realizan las aproximaciones necesarias para dar un mejor detalle a las simulaciones cinemáticas del robot, teniendo presentes aspectos como la forma y peso de los componentes físicos del robot y el comportamiento de los actuadores. Finalmente, se propone un conjunto de pruebas en simulación, para determinar la capacidad de movimiento del robot en el entorno terrestre y acuático, así como, la semejanza que mantiene respecto a la salamandra real.
Resumen
This document shows the design and simulation of a robot inspired by the salamander Pleurodeles Walt, which has the ability to partially reproduce the locomotion of a salamander. To do this, first, it is necesary to learn about the morphology and locomotion of salamanders, through a search in scientific knowledge databases. With the data obtained, we proceed to the design of a robot prototype, which structure closely imitates the movements of a salamander. Afterwards, the kinematic models that are typically used to emulate salamander locomotion are analyzed, in order to select one that allows coordinating the movements of the robot joints as the real salamander does, maintaining a balance between the level of abstraction of the model and the ability to reproduce different locomotion modes. After that, the selection process of the electronics and mechanical components is carried out, based on the design criteria of the robot and the operation requirements of the locomotion kinematic model. The software tools used for the kinematic simulation of the robot are explored, in order to select one, to perform the simulation of the robot in the terrestrial and aquatic environments. In addition, the necessary approximations are made to give a better detail to the kinematic simulations of the robot, taking into account aspects such as the shape and weight of the physical components of the robot and the behavior of the actuators. Finally, a set of simulation tests is proposed to determine the robot's movement capacity in the terrestrial and aquatic environment, as well as its similarity to the real salamander.
Palabras clave
Diseño, Inspirado, Locomoción, Robot, Salamandra, Simulación