Modelamiento y estrategia de control virtual de la caminata de un robot bípedo

Abstract

En la actualidad el avance en robótica humanoide muestra robots cada vez más parecidos al ser humano, estos son capaces de desarrollar tareas cada vez más complejas como; subir escaleras, correr, saltar, etc. Sin embargo, aún se está lejos de lograr la libertad de movimiento de los seres humanos. Una de las tareas complejas del movimiento humano es la locomoción bípeda, el hecho de emular la caminata humana ha motivado la investigación y aplicación de diversos métodos de control, tales como: control de trayectoria por cinemática inversa, que es usado en robots manipuladores; control de modelo virtual, que se usa en esta tesis pues ofrece un control más robusto y natural; y por último la aplicación de algoritmos de inteligencia arti cial como machine learning, que actualmente continua en investigación y que el modelo planteado en esta tesis es fácilmente adaptable para ese tipo de técnicas; etc. Todos estos métodos mencionados tienen el mismo objetivo, el de lograr una caminata estable. El estudio en este campo permite entender mejor la caminata humana para después poder aplicarlos en el diseño de prótesis, evaluación de patologías musculares, rehabilitación muscular, animación para videojuegos y películas, etc. Esta tesis se re ere al modelamiento y control de la caminata bípeda de un robot de seis grados de libertad. El modelamiento del robot se desarrolla mediante la conexión de un mecanismo resorte-amortiguador virtual entre el pie y la cadera del robot. Se plantea también una estrategia de control a base de transiciones de estados que se ejecutaran para las dos piernas de forma independiente en un determinado tiempo. Se optó por la simulación del sistema planteado en el software de Matlab, que ofrece herramientas de robótica, estas simulaciones realizadas muestran que utilizando los modelos antes mencionados el robot puede caminar, se optó también por la construcción de un robot prototipo que servirá para la validación del modelo y estrategia de control planteados. Por último, El modelo dinámico del robot en un plano sagital es su ciente para entender una posterior caminata tridimensional en un terreno plano, pues esta es totalmente desacoplada de la dinámica frontal y transversal, de tal manera que el control de cada etapa, puede ser analizado por separado.