Diseño mecánico y fabricación de un cubo giroscópico tipo Cubli

Abstract

[ES] Este Trabajo Fin de Grado propone el diseño mecánico y la construcción de un robot con forma de cubo el cual puede adoptar diferentes posiciones de equilibrio y realizar movimientos gracias al efecto giroscópico de volantes de inercia accionados por tres motores alojados en su interior. Este robot está inspirado en el Cubli, un robot con forma de cubo creado en el Instituto de Sistemas Dinámicos y Control del ETH de Zurich en 2013. Este Trabajo se centrará en la parte mecánica del robot y comprenderá el diseño y construcción de la estructura portante, de los volantes de inercia, del sistema de frenado, de las transmisiones internas, así como la selección de los motores de acuerdo a los requerimientos de velocidad necesarios para conseguir los efectos giroscópicos que permiten la adopción de situaciones de equilibrio y movimiento controlados. La parte de control se desarrollará en otro Trabajo Fin de Grado. Para el diseño se utilizará software de Diseño 3D y para la construcción se utilizarán impresoras 3D, cortadoras láser y centros de mecanizado por control numérico. El uso de estas herramientas avanzadas da a este Trabajo una profundidad mayor que el simple diseño y construcción por procedimientos convencionales.

[EN] This Final Degree Thesis proposes the mechanical design and construction of a cube-shaped robot which can adopt different positions of balance and perform movements due to the gyroscopic effect of flywheels driven by three motors housed inside. This robot is inspired by Cubli, a cube-shaped robot created at the Institute of Dynamic Systems and Control of ETH Zurich in 2013. This work will focus on the mechanical part of the robot and will include the design and construction of the load-bearing structure, the flywheels, the braking system, the internal transmissions, as well as the selection of the motors according to the requirements of speed necessary to achieve the gyroscopic effects that allow the adoption of controlled balance and motion situations. The control part will be developed in another Final Degree Thesis. 3D Design software will be used for the design and 3D printers, laser cutters and numerical control machining centers will be used for the construction. The use of these advanced tools gives this Thesis a greater depth than simple design and construction by conventional procedures.