Robots Caminantes_Estado del arte

I. Introducción
El desarrollo e investigación de la robótica en tiempos modernos, que fue posible gracias a los avances en las áreas de la electrónica y computación en las décadas de los 60 y 70, tuvo su primer objeto de interés en el estudio del control de robots industriales, mayormente manipuladores, lo cual fue seguido por otro tema que contribuiría con la expansión del campo deaplicaciones de la robótica: la movilidad. Existen numerosas aplicaciones en las cuales un manipulador provisto con las herramientas adecuadas puede resolver un problema específico, pero la imposibilidad o dificultad de acceder al lugar de trabajo limitan su uso. Cuando el sitio de trabajo donde se requiere automatizar una tarea o hacerla sin la intervención humana directa es peligroso, de difícilacceso, o sencillamente incómodo para operadores humanos, se hace necesario el desarrollo e implementación de plataformas móviles, ya que un robot móvil equipado con uno o varios manipuladores a bordo representa la mejor solución al problema planteado. Es por esto que la movilidad de un robot pasó a ser una de las áreas de investigación más importantes y prometedoras [1].
Los robots caminantesrepresentan una de las clases más prometedoras de robots móviles, puesto que poseen ventajas a la hora de desplazarse sobre terrenos irregulares, ejecutar aplicaciones en lugares remotos y tienen una capacidad intrínseca de desplazarse omnidireccionalmente. Dentro de este tipo de máquinas, se encuentran los robots bípedos, que generan gran interés debido a las implicaciones de los mismos por sucontribución en la imitación de la locomoción humana y la creciente necesidad de robots que operen en entornos “orientados a humanos”, que conducirá a un número mayor de aplicaciones de la robótica. Por tal motivo, el presente trabajo de investigación tiene como objetivo el estudio de los avances y el estado del arte de los robots caminantes bípedos.

II. Caminado dinámico
Las distintas investigacionesen el campo de los robots caminantes han motivado el estudio del caminado dinámico, específicamente en el caso de robots bípedos, por encima del problema del caminado estático que es más propio de plataformas de múltiples patas (ej. cuadrúpedos y hexápodos). De hecho los seres humanos emplean un tipo de marcha dinámica al caminar porque es más rápido y eficiente que el caminado dinámico y esto esprecisamente lo que se desea emular [2].
Marcha estática vs Marcha dinámica:
Un robot con marcha estática es aquel que alcanza una posición de equilibrio al mantener siempre su centro de masa proyectado verticalmente sobre el polígono de soporte formado por el punto de contacto de las patas con el suelo. En este caso no existirá ninguna componente de movimiento horizontal causada porinclinación por efecto de la gravedad, cosa que ocurre cuando la proyección del centro de masa se desplaza fuera del polígono de apoyo. Por lo tanto aunque una pata se mueva, el centro de masa del robot no saldrá del área del polígono de apoyo formado por el resto de las patas que aún se encuentren en contacto con la superficie del suelo. Lo descrito anteriormente es ilustrado para el caso de uncuadrúpedo en la siguiente figura:

Fig 1. Caminado estático de un cuadrúpedo (polígono de apoyo y centro de masa).
El polígono de apoyo es formado por el contacto de las patas con el suelo, representadas en la imagen con los puntos circulares, mientras que la proyección del centro de masa es representada por el punto cuadrado dentro del polígono.
Aunque el modo de caminar estático es más común enrobots con múltiples patas, no se limita a los mismos. Tambíen se ha implementado en robots bípedos, como puede apreciarse en la figura 2, mostrada a continuación.

Fig 2. Caminado estático de un robot bípedo
Se sigue manteniendo el principio de caminado estático al mantener el centro de masa dentro del polígono de apoyo. En este caso no se representa el contacto de las patas con el suelo con...