Locomoción de robots móviles

Locomoción de robots móviles
Introducción
Los robots trepadores son sistemas robóticos para moverse sobre entornos 2D o complejos entornos 3D, tales como, paredes, techos, tejados y estructuras geométricas y para la realización de varias tareas. Los robots trepadores han sido temas de investigación atractivos, ya que hay un gran número potencial de aplicaciones que pueden ser realizadasdirectamente por los operadores humanos, debido a las dificultades para acceder a los puestos de servicio de una manera adecuada y segura. Por lo tanto, los robots trepadores pueden ser grandes alternativas para aumentar la eficiencia operativa y proteger la salud y la seguridad de los humanos en tareas peligrosas, como las siguientes: Limpieza e inspección de edificios de gran altura, la evaluación ydiagnóstico de los tanques de almacenamiento en las centrales nucleares e instalaciones petroquímicas, soldadura y mantenimiento de cascos de buques, etc.
Aparte de que los robots móviles se muevan en el suelo con ruedas o piernas, los robots trepadores poseen la característica única de sostener su cuerpo contra la gravedad mientras se mueven en ambientes 3D. Por lo tanto, debe considerarse parael diseño de robots trepadores los siguientes requisitos:
Ligereza de peso, seguido del bajo consumo de energía, aumentar la autonomía y capacidad de carga del equipo auxiliar.
Alta movilidad, permitiéndole a los robots trepadores para moverse sobre varios ambientes con diferentes geometrías y materiales tales como ladrillos, vidrio, cemento, acero, etc.
Por lo tanto, los diseñadores de robotsno sólo deben de tener en cuenta la locomoción, como en todos los sistemas de robots móviles, sino también aspectos de adhesión, que son las dos cuestiones importantes en el diseño de robots trepadores.
Mecanismo de locomoción de los robots trepadores
Locomoción por patas
Un numero de diferentes tipos de mecanismos para la locomoción en superficies 2D o estructuras 3D han sido presentados en lasúltimas décadas. Un método representativo para la implementación de la locomoción es la adopción de patas. Los robots trepadores que emplean la locomoción por patas tienen desde dos hasta ocho patas que están equipadas con ventosas de succión, agarrar las pinzas o dispositivos magnéticos en el extremo de los pies. Estos dispositivos para la fijación fuerte habilitan la adhesión estable en lasuperficie. Dado que por lo general tienen una gran cantidad de grados de libertad, pueden moverse sobre superficies ásperas y grietas, y son capaces de evitar obstáculos. Sin embargo, requieren complicados sistemas de control debido a la utilización de la marcha armónica de control y tienen la desventaja de bajas velocidades de movimiento debido a los movimientos discontinuos.
Un mayor número depatas para el robot trepador conducirá a una mayor fuerza de apoyo en el entorno, lo que aumenta la capacidad en términos de la carga útil y la seguridad. Sin embargo, aumentar el número de patas también aumenta la complejidad del control y el tamaño y el peso del robot al mismo tiempo. Por lo tanto, el sistema del robot escalador requiere un tamaño compacto y una alta eficiencia energética paraadoptar una estructura bípeda.
Para aumentar la seguridad o la mayor capacidad de carga útil, se requieren robots trepadores cuadrúpedos.
Aún con mayor tamaño y peso, robots escaladores de seis a ocho patas han sido desarrollados para permitir mayor estabilidad y cargas útiles.
Locomoción impulsada por ruedas
Los robots escaladores pueden trepar planos verticales y techos por la combinación de latraslación y rotación de las ruedas y de las bombas de vacío o imanes para la unión superficial. Por lo tanto, se mueven continuamente y posteriormente, su velocidad puede mejorarse considerablemente. Para el uso de la fuerza de succión para la unión a la superficie, algunos robots escaladores impulsados por ruedas tienen un espacio de aire entre la base y la superficie a ser conducido. Si bien...