Síntesis de un mecanismo flexible como pata de un robot caminador

Resumen

Los mecanismos rígidos tradicionales presentan limitaciones como desgaste mecánico, holgura, mayor número de piezas, peso elevado, costo y tiempo de ensamblaje prolongados, así como la necesidad de mantenimiento regular. La reducción de estos inconvenientes permite mejorar el rendimiento, la eficiencia y la viabilidad económica de los sistemas mecánicos.

Los mecanismos flexibles han demostrado ser una alternativa prometedora en múltiples disciplinas, incluyendo biomecánica, robótica y electrónica, al basar su movimiento en la flexión controlada de sus elementos en lugar de depender de articulaciones cinemáticas convencionales. No obstante, el desafío radica en seleccionar y optimizar la geometría y configuración de las uniones flexibles para cada aplicación específica. Este trabajo se centra en el diseño y la síntesis de un mecanismo flexible destinado a actuar como pata de un robot caminador, orientado a aplicaciones donde la adaptabilidad y la eficiencia energética son esenciales. Se propone un diseño inspirado en mecanismos de flexión controlada, que combina elementos elásticos con estructuras rígidas, permitiendo una amortiguación pasiva y adaptativa al terreno.

La metodología se basa en la integración de materiales de baja rigidez y geometrías especializadas, que proporcionan al mecanismo una capacidad de movimiento de múltiples grados de libertad sin necesidad de actuadores adicionales. Para lograrlo, se analizan distintos enfoques de diseño bioinspirados, aplicando principios de síntesis de mecanismos y optimización estructural, con el fin de obtener un balance entre estabilidad y flexibilidad en las distintas fases del ciclo de marcha del robot.

Los resultados de simulaciones y pruebas experimentales confirman que el mecanismo propuesto mejora la locomoción autónoma en terrenos irregulares sin la complejidad de sistemas de control avanzados. Con este desarrollo, se propone una alternativa innovadora para la locomoción robótica con potencial aplicación en robots de exploración y rescate que requieren movilidad autónoma en entornos impredecibles.

Este proyecto aborda el diseño y la síntesis de un mecanismo flexible destinado a funcionar como pata de un robot caminador, orientado a aplicaciones donde la adaptabilidad y la eficiencia energética son esenciales. Se propone un diseño inspirado en mecanismos de flexión controlada, que combina elementos elásticos con estructuras rígidas, permitiendo una amortiguación pasiva y adaptativa al terreno.

La metodología se basa en la integración de materiales de baja rigidez y geometrías especializadas, que proporcionan al mecanismo una capacidad de movimiento en múltiples grados de libertad sin necesidad de actuadores complejos. Para lograrlo, se analizan distintos enfoques de diseño bioinspirados, aplicando principios de síntesis de mecanismos y optimización estructural, con el fin de obtener un balance entre estabilidad y flexibilidad en las distintas fases del ciclo de marcha del robot.

Con este desarrollo, se propone una alternativa innovadora para la locomoción robótica con potencial aplicación en robots de exploración y rescate que requieren movilidad autónoma en entornos impredecibles.