Stastaball: Diseño y Control de un Robot Esférico Estáticamente Estable
Autores: Fornarelli, Luca; Young, Jack; McKenna, Thomas; Koya, Ebenezer; Hedley, John
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Robots de bola
Robots omnidireccionales
Estabilidad
Controlador
Estabilidad estática
Centro de masa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Los ballbots son robots omnidireccionales en los que un chasis de robot se construye y se equilibra sobre una bola, lo que permite una plataforma altamente maniobrable sobre una superficie plana. Sin embargo, la estabilidad de tales robots se mantiene dinámicamente con el uso de un controlador adecuado, y por lo tanto, la energía para estos robots debe mantenerse continuamente. En este artículo, se presenta un enfoque novedoso para el diseño de ballbots en el que la estabilidad estática no alimentada se mantiene mecánicamente mediante una elección adecuada de la posición del centro de masa del robot. Las simulaciones del diseño y un prototipo construido evidencian la viabilidad de tal enfoque, demostrando estabilidad estática y parámetros de rendimiento de movimiento en tres grados de libertad, velocidades lineales de 0.05 m/s, velocidad angular de rotación de 1 rad/s y la capacidad de atravesar inclinaciones de hasta 3 grados. Las limitaciones en el rendimiento se debieron predominantemente a la compresibilidad de la bola utilizada y la potencia de los motores. Se sugieren áreas para el desarrollo futuro para abordar estos problemas.
Descripción
Los ballbots son robots omnidireccionales en los que un chasis de robot se construye y se equilibra sobre una bola, lo que permite una plataforma altamente maniobrable sobre una superficie plana. Sin embargo, la estabilidad de tales robots se mantiene dinámicamente con el uso de un controlador adecuado, y por lo tanto, la energía para estos robots debe mantenerse continuamente. En este artículo, se presenta un enfoque novedoso para el diseño de ballbots en el que la estabilidad estática no alimentada se mantiene mecánicamente mediante una elección adecuada de la posición del centro de masa del robot. Las simulaciones del diseño y un prototipo construido evidencian la viabilidad de tal enfoque, demostrando estabilidad estática y parámetros de rendimiento de movimiento en tres grados de libertad, velocidades lineales de 0.05 m/s, velocidad angular de rotación de 1 rad/s y la capacidad de atravesar inclinaciones de hasta 3 grados. Las limitaciones en el rendimiento se debieron predominantemente a la compresibilidad de la bola utilizada y la potencia de los motores. Se sugieren áreas para el desarrollo futuro para abordar estos problemas.