Diseño e implementación de un robot bípedo con centro de gravedad variable

Abstract

[ES] En este proyecto se desarrolló un robot compuesto de una cabeza y dos extremidades a modo de patas humanas con las que poder desplazarse. El fin de este proyecto es crear un bípedo que soporte el equilibrio en una superficie conocida. El diseño estructural de las piernas partirá de una superficie plana a modo de pie unido a una extremidad compuesta por dos segmentos articulados. Estos tres componentes se encargan de que el robot pueda realizar la acciones de alargarse y contraerse. Por otro lado, habrá una base que será dónde reposará la cabeza del robot. Esta será la parte del robot que actuará como contrapeso, por lo que dentro de él situaremos las baterías y algún peso extra que haga más efectivo el contrapeso. Instalados sobre la base, se sitúan dos actuadores, uno unido al otro, para permitir que la masa se desplace en el eje X y en el eje Y. La motorización del robot se ha implementado con servomotores, situados en los extremos de las extremidades, para así permitir la extensión y la flexión de las articulaciones. El robot es controlado con una aplicación web a la que se puede acceder mediante una conexión Wifi, accediendo a una ip estática. La implementación de esta parte se hizo configurando la antena Wifi integrada en la placa base como punto Hostapd AP. A nivel software estará implementado en leguaje Python. La elección de este lenguaje es debido a la gran cantidad de librerías de las que poder hacer uso, ya que facilitan y acortan el trabajo de desarrollo. Para el cambio del centro de gravedad del conjunto, un programa ejecutará una rutina de lectura de la posición de las extremidades y de forma teórica irá calculando el centro de gravedad correcto en cada momento de la transición del movimiento. El algoritmo de cálculo de masas sitúa el centro de masas teórico en diferentes puntos, pudiendo ser el pie izquierdo, el pie derecho o el punto medio entre ambos.

[EN] The project consists in the development of a robot composed by a head and two extremities as human legs that is able to move. The aim of this project is to build a biped that holds the balance in a known surface. First of all, the structural design of the legs starts from a flat surface as a foot connected to an extremity composed by two articulate segments. This three components are responsible of the actions that the robot can perform, such as strech out and shrink. Secondly, the head lies down in a platform. This will be the part of the robot that will act as counterweight. So, inside of the head we will place the batteries and other extra component to make more effective the task of the counterbalance. There are two actuators installed on the base, one connected to the other, allowing the mass to move in the X axis and in the Y axis. The motorisation of the robot has been implemented by servomotors located in the end of the extremities in order to allow the extension and the flexion of the joints. At software level it will be implemented in Python lenguage. The election of this lenguage is due to the big variety of libraries that can be used as they ease and shorten the development work. The robot is controlled by a web application that can be accessed through a Wifi conection, accessing to a static ip. The implementation of this part has been made setting up the Wifi access of the board as a Hostapd access point. At software level it will be implemented in Python lenguage. The election of this lenguage is due to the big variety of libraries that can be used as they ease and shorten the development work. For the change of the centre of gravity of the set, a program executes a reading routine of the position of the extremities and theoretically will calculate the exact gravity centre at each point of the movement transition, changing the theorical gravity centre, being able to be the left foot, the right foot or the middle point of both. To control de gravity center of the set, a program executes a read routine of the position of extremities and by theorical way will calculate the exact gravity center of each moment of the movement transition, changing the theorical gravity center, being able to be the left foot, the right foot or the middle point of both.