Mecanismo de locomoción robótica abierto sobre las extremidades con rodillos esféricos y adaptación de diámetro

Abstract

El rápido desarrollo de las tecnologías vestibles está incrementando el interés en la investigación de la robótica corporal, donde los robots reubicables pueden funcionar como interfaces hápticas, apoyar mediciones médicas o ayudar en las actividades diarias. Sin embargo, la robótica móvil corporal plantea desafíos en aspectos como la locomoción estable y el control. Este artículo propone un novedoso diseño de robot pequeño para moverse sobre extremidades humanas, que consta de un mecanismo de agarre abierto con un enlace de resorte. Un lado sostiene una base de accionamiento diferencial pivotante (PDDB) con dos rodillos esféricos, y el otro lado sostiene un rodillo accionado para el agarre y la estabilización. Los rodillos esféricos mantienen contacto en tres puntos de la extremidad, optimizando la estabilidad con un número mínimo de rodillos e integrando motores de CC. Las ruedas de la PDDB (rodillos esféricos) permiten cambios de dirección en las superficies de la extremidad. La combinación del mecanismo abierto, la PDDB y los rodillos esféricos permite la adaptabilidad a variaciones de diámetro a lo largo de la extremidad. Además, el mecanismo se puede colocar o quitar fácilmente en cualquier punto de la extremidad, eliminando la necesidad de deslizar el robot sobre la mano o el pie. Se ha desarrollado el modelo cinemático del mecanismo propuesto. Se propone una estrategia de control en cascada con un bucle externo para un agarre estable y un bucle interno para el ajuste de la trayectoria mediante las velocidades del rodillo PDDB. Se ha construido un prototipo de robot para extremidades con el fin de probar su aplicabilidad a brazos humanos. Los resultados de la simulación y los experimentos validan el diseño.