21 noviembre 2016

Primera parte Robot gusano

En la tesis de La Torre, publicada el año 2014 con el título “Diseño e implementación de un robot gusano multicuerpo”, se menciona que un robot es un ente electro-mecánico capaz de realizar determinadas tareas. Las acciones que llevan a cabo obedecen a un conjunto de instrucciones previamente establecidas en un programa computacional. Las características principales que definen a un robot son las siguientes: (1) No es un ente natural, sino artificial. Un robot es un ente creado por el hombre. (2) Posee movimiento. Un robot es capaz de realizar movimientos rotacionales o traslacionales según el número de grados de libertad que éste posea. (3) Puede alterar su entorno. Un robot podrá mover o transformar los objetos de su entorno. (4) Posee cierta inteligencia para tomar decisiones. Dependiendo de la complejidad del programa del robot, podrá tomar ciertas decisiones con respecto a su entorno. Los robots nacen de la creatividad y del ingenio del hombre. La palabra “robot” proviene del término eslavo robota, el cual se refiere a esclavo. La primera vez que el término robot fue utilizado fue en la obra teatral “Rossum’s Universal Robot” de Karel Capek en el año1921, donde se narra que los robots son utilizados en todo trabajo duro. Al final de la historia, los robots se rebelan contra su creador.

En el articulo titulado “Diseño y construcción de un robot articulado que emula el movimiento de un gusano”, escrito por Cruz y sus colegas el año 2007, se indica que la robótica como disciplina ha crecido significativamente y existe una gran cantidad de robots, cada uno de estilo totalmente diferente al otro, pero todos utilizando la base fundamental de la electrónica. Debido a que el hombre constantemente busca medios y métodos para facilitar su investigación, se han creado los robots de investigación, con estos se intenta aportar algo nuevo a la robótica: Nuevos algoritmos, nuevas formas de movimiento, etc. Dentro de estos, y con la idea de buscar robots que logren sustituir a los vehículos con ruedas de manera que puedan moverse por superficies donde estos no pueden, ingenieros y científicos están imitando animales, que se encuentran bien adaptados al medio en el que viven. Una clasificación de estos es: Robots con patas y los “sin patas”. Los robots sin patas son conocidos como robots gusano o robots serpiente, los cuales, al tener una forma alargada, pueden penetrar por sitios a los que otro tipo de robot no tiene acceso.

En el estudio titulado “Principales líneas de investigación en robots reptores tipo ápodos”, escrito por González el año 2002, se menciona que muchos tipos de robots están bio-inspirados, intentando imitar a diferentes animales e insectos. Muchos de los problemas que se quieren resolver, ya han sido resueltos por la propia naturaleza, por lo que parte de las investigaciones se centran en copiar e imitar el comportamiento de ciertos animales e insectos. Dentro de los robots bio-inspirados se encuentran los robots tipo ápodo, que intentan imitar a aquellos animales e insectos que no disponen de ningún tipo de patas ni miembros para desplazarse, como son las serpientes y los gusanos. El término ápodo significa “carente de patas”. Estos tipos de animales presentan unas características que los hacen muy interesantes para ser imitados: (1) Se pueden mover por cualquier superficie, por muy escarpada que sea. (2) Pueden adoptar multitud de formas, lo que les permite introducirse por huecos y agujeros. (3) Tienen una sección muy pequeña en relación al tamaño total del animal. (4) Son bastante uniformes. (5) Pueden escalar. Estos robots tienen las características descritas que los hacen únicos, al igual que sus homólogos las serpientes y gusanos. Por un lado está su capacidad para cambiar su forma. Frente a las rígidas estructuras del resto de robots, los ápodos pueden doblarse y adoptar la forma del terreno por el que se desplazan. Por otro lado, su sección es muy pequeña en comparación con su tamaño, lo que les permite introducirse por tubos u orificios pequeños y llegar a lugares donde otros robots no pueden. Los robots ápodos reciben diferentes nombres: Snake-robots y serpentinerobots, aunque el nombre técnico adecuado es el de robots hiper-redundantes o robots fuertemente articulados.

El investigador Garzón, en la tesis publicada el año 2011 con el titulo “Estrategias bio-inspiradas para locomoción de robots ápodos”, señala que para el analisis de la locomocion de los animales ápodos, se recalca las tres variables independientes para el análisis cinemático de cada forma de movimiento: El largo de la zancada, el tiempo de estancia y el tiempo de progresión. A partir de estos parámetros es posible encontrar las demás variables cinemáticas como la velocidad o el ciclo útil. También es útil recordar que el trabajo que un animal ápodo tiene que hacer para moverse tiene dos componentes importantes, uno de ellos es el necesario para superar la fricción con el terreno y el otro es el trabajo inercial que deben hacer para iniciar y detener el movimiento de todo el cuerpo o una parte del mismo, en términos generales, a mayor velocidad del movimiento menor será el efecto de la fricción pero mayor el necesario para romper la inercia, y de manera análoga al tener un movimiento lento la fricción cobra un papel mucho más relevante que el de la inercia. Con el objetivo de aprovechar al máximo la energía consumida durante la locomoción, los animales ápodos han desarrollado diversas técnicas para aumentar la eficiencia del movimiento, entendida como el porcentaje de progreso real medido contra el esfuerzo total realizado. Para lograr esto pueden evitar retrocesos innecesarios, aumentar el ciclo útil de movimiento, alargar la zancada o aumentar la frecuencia de la misma. Esto ha resultado en la generación de varias formas de locomoción. Un elemento que presenta una alta complejidad y por tanto un importante reto a la hora de implementar locomoción bio-inspirada en mecanismos artificiales es el componente elástico presente en los músculos y tendones de los elementos, estos elementos permiten almacenar energía durante una fase del movimiento y liberarla luego para generar un movimiento eficiente en términos del consumo de energía. Los robots ápodos deben buscar un punto de equilibrio en el que se incluyan elementos elásticos en los diseños sin elevar demasiado la complejidad de los sistemas de control.

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