Analisis de movimiento de un canino (robotica)

Resumen
Presentamos el análisis de movimiento de caminado de un canino basado en cinemática inversa que llevó a la creación de un algoritmo capaz de reproducir con naturalidad el movimiento en un robot cuadrúpedo. El algoritmo está diseñado para un robot que entrará en la clasificación de caminado estático; se propone un diseño en el que se podrá implementar el algoritmo generado.
Comoresultado obtuvimos el algoritmo para el caminar del perro, algo sencillo pero fácil de implementar, lo que nos permite agregar los dos movimientos extras de los caninos los cuales son el trote y el galope y así hacer un algoritmo más avanzado a partir de este.
Introducción
Los robots caminantes potencialmente pueden superar más situaciones adversas que los robots con ruedas u orugas al desplazarse porun terreno irregular [1]. Es en este tipo de aplicaciones donde el uso de robots caminantes muestra un mejor desempeño, debido a que en los terrenos más irregulares podemos encontrarnos con cambios bruscos de elevación donde unas ruedas simplemente no pueden seguir avanzando, ahí es donde las patas traen un gran beneficio el tener extremidades independientes las cuales pueden elevarse a unaaltura mayor que la del cuerpo del robot, lo que nos da más libertad en el terreno y no estamos sujetos a caminos lisos y con pocos cambios bruscos de elevación.
Los robots caminantes tienen un campo de aplicación considerable, por ejemplo, exploración de terrenos desconocidos, ya sea en nuestro planeta o en alguna misión espacial, patrullaje en ambientes hostiles, operaciones militares ypoliciacas, incluso en la industria del entretenimiento. En la mayor parte de estas aplicaciones, el robot caminante debe proveer un mecanismo confiable de locomoción o en ciertos casos, suplantar el papel del ser humano para tareas que puedan ser demasiado riesgosas o incluso imposibles para éste. Tal es el caso de los robots utilizados en ambientes hostiles como la exploración de volcanes activos, lo cualpermite a los científicos trabajar con seguridad desde el laboratorio mientras el robot se encarga de tomar muestras dentro del ambiente hostil [2]. .
Las actividades de los robots cuadrúpedos incluyen aquellas que son difíciles de realizar para robots con orugas o ruedas, como el subir y bajar escaleras, correr, desplazarse por terrenos rocoso y saltar obstáculos.
En los últimos años se hanestudiado diversos diseños de robots caminantes, con el propósito de lograr nuevos tipos de negocios en aplicaciones tanto comerciales, industriales y de entretenimiento. Como ejemplo, uno de estos robots es el desarrollado en la Universidad Politécnica Salesiana [3] o el robot AIBO desarrollado por la empresa japonesa Sony Corporation [6].
En la creación de un robot de caminado estático, elmétodo de diseño más común es generar el movimiento en base a un proceso de cinemática inversa. Ésta generalmente es usada para calcular los comandos necesarios que debemos de transmitir a los motores de un robot para lograr el movimiento; en la misma, las trayectorias de las extremidades del robot se definen y se obtienen los ángulos necesarios en función del tiempo para lograr un movimiento adecuado.Éste método usualmente es basado en geometría pura, descartando propiedades físicas como la fricción, el peso del robot como un todo e incluso seccionándolo en las partes que lo componen, los momentos de inercia, la fuerza de los motores, etc. Estas simplificaciones tienden a crear diferencias entre la etapa de modelado y la implementación de un prototipo.
La creación de una serie de pasos(algoritmo) para el análisis geométrico y de movimiento, y posteriormente la obtención de un método de movimiento confiable puede aligerar estas diferencias, al llevar a cabo pruebas y regresar a la etapa de diseño para realizar modificaciones o limitando cierto tipo de movimientos para mejorar su estabilidad y que este tenga éxito en el movimiento en general.
Como objetivo propuesto para este...