El dado trucado

Publicado por Loli Diéguez en

Un cubo que puede saltar, balancearse y caminar

El Instituto de Sistemas Dinámicos y de Control en el ETH Zurich han creado un pequeño cubo robótico que puede saltar de forma autónoma y mantener el equilibrio sobre una de sus esquinas.

Esta última versión del cubo puede saltar, balancearse e incluso “caminar”. Esta nueva versión es independiente con respecto a la potencia y utiliza tres frenos de bicicleta ligeramente modificados. Han desarrollado algoritmos de aprendizaje que permiten al Cubo conocer y ajustar automáticamente los parámetros necesarios si falla un salto debido al deterioro de los frenos y los cambios en la inercia, el peso o la pendiente de la superficie.

El Cubo mantiene el equilibrio gracias a las ruedas de impulso que además le ayuda a cambiar de posición ya que son una buena manera de almacenar energía.

Las ruedas de impulso se pueden utilizar para implementar un algoritmo de control basado en el par de reacción para equilibrar el cubo cuando las ruedas se aceleran o frenan.

Dadas las velocidades y los pares de torsión requeridos que se determinaron necesarias para el movimiento del Cubo, estaba claro que el motor y la caja de engranajes de la rueda de impulso serían un punto importante para el éxito del proyecto. El uso del modelo matemático que desarrollaron para el estudio de las ruedas de impulso, les ayudó a abordar sistemáticamente el análisis cuantitativo de las compensaciones entre velocidades más altas (es decir, más energía para el salto) y pares más altos (es decir, mejor estabilidad al equilibrar). 

 

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El diseño de hardware al que llegaron fue gracias al análisis matemático, el cual dio como resultado especificaciones detalladas para los componentes principales de hardware del robot (ruedas de impulso, motores, engranajes y baterías) y permitió un diseño CAD de todo el sistema.

Otro aspecto crítico del diseño era la manera de frenar las ruedas de inercia para detener repentinamente una rueda de impulso y así transferir su energía a todo el cubo y hacer que salte.

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En unas fases iniciales desarrollaron un modelo en 2D para probar los conceptos de inercia y frenado de la rueda de inercia.

Cubli

 

Después de las exitosas pruebas con la versión 2D, construyeron el robot completo. El resultado fue Cubli, un pequeño robot con forma de cubo.

 

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