Robótica hexápodo

Un robot hexápodo es un vehículo mecánico que camina sobre seis patas. Dado que un robot puede ser estáticamente estable en tres o más patas, un robot hexápodo tiene una gran flexibilidad en la forma en que puede moverse. Si las piernas se vuelven discapacitadas, el robot aún puede caminar. Además, no todas las patas del robot son necesarias para la estabilidad; otras piernas son libres de alcanzar nuevas colocaciones de pies o manipular una carga útil.

Muchos robots hexápodos están inspirados biológicamente en la locomoción de Hexapoda. Los hexápodos pueden usarse para probar teorías biológicas sobre la locomoción de insectos, el control motor y la neurobiología.

Diseños
Los diseños de hexápodos varían en la disposición de las patas. Los robots inspirados en insectos suelen ser lateralmente simétricos, como el robot RiSE en Carnegie Mellon. Un hexápodo radialmente simétrico es el robot ATLETA (Explorador extraterrestre con patas hexagonales todo terreno) en JPL.

Típicamente, las piernas individuales varían de dos a seis grados de libertad. Los pies de hexápodos suelen ser puntiagudos, pero también pueden inclinarse con material adhesivo para ayudar a trepar paredes o ruedas para que el robot pueda conducir rápidamente cuando el suelo es plano.

Locomoción
La mayoría de las veces, los hexápodos son controlados por la marcha, lo que permite que el robot avance, gire y, quizás, realice pasos laterales. Algunas de las formas de andar más comunes son las siguientes:

Trípode alternante: 3 patas en el suelo a la vez.
Cuadrúpedo.
Rastreo: mueve solo una pierna a la vez.

Las marchas para los hexápodos suelen ser estables, incluso en terrenos ligeramente rocosos y desiguales.

El movimiento también puede ser nongaited, lo que significa que la secuencia de movimientos de las piernas no es fija, sino que es elegida por la computadora en respuesta al entorno detectado. Esto puede ser más útil en terrenos muy rocosos, pero las técnicas existentes para la planificación del movimiento son computacionalmente caras.

De inspiración biologica
Los insectos son elegidos como modelos porque su sistema nervioso es más simple que otras especies animales. Además, los comportamientos complejos pueden atribuirse a unas pocas neuronas y la vía entre la entrada sensorial y la salida del motor es relativamente más corta. El comportamiento a pie de los insectos y la arquitectura neural se utilizan para mejorar la locomoción de los robots. A la inversa, los biólogos pueden usar robots hexápodos para probar diferentes hipótesis.

Los robots de hexápodos de inspiración biológica dependen en gran medida de las especies de insectos utilizadas como modelo. La cucaracha y el insecto palo son las dos especies de insectos más utilizadas; Ambos han sido estudiados de forma extensa desde el punto de vista etológico y neurofisiológico. Actualmente no se conoce ningún sistema nervioso completo, por lo tanto, los modelos generalmente combinan diferentes modelos de insectos, incluidos los de otros insectos.

La marcha de los insectos se obtiene generalmente mediante dos enfoques: las arquitecturas de control centralizadas y descentralizadas. Los controladores centralizados especifican directamente las transiciones de todas las patas, mientras que en las arquitecturas descentralizadas, seis nodos (patas) están conectados en una red paralela; Las andanzas surgen por la interacción entre las piernas vecinas.

Coordinación del pie
El término “coordinación del pie” se refiere al mecanismo responsable de controlar la transición entre pasos; Teniendo en cuenta que el cuerpo no da la vuelta. La mayoría de los enfoques intentan replicar la apariencia de insectos conocidos, por ejemplo, la forma del trípode o tetrapod. Sin embargo, otros enfoques se han utilizado para encontrar ritmos estables; por ejemplo, lanzando programas que usan algoritmos genéticos o optimizando la energía de caminar.

Los patrones de marcha de los insectos se obtienen generalmente mediante dos enfoques: arquitecturas de control centralizadas y descentralizadas. Los controladores centralizados especifican directamente las transiciones de todas las patas, mientras que en las arquitecturas descentralizadas, seis nodos (patas) están conectados en una red paralela; Los pasos se obtienen gracias a la interacción entre las piernas vecinas.

Controlador de la pata
No hay límites a la complejidad de la morfología de la pata. Sin embargo, las patas que se construyen sobre un modelo de insecto generalmente tienen entre dos y seis grados de libertad. Los segmentos de las patas suelen llevar el nombre de su contraparte biológica, que son similares para la mayoría de las especies. Desde el cuerpo hasta el final de la pata, los segmentos llevan los nombres de coxa, fémur y tibia; Por lo general, las articulaciones entre la coxa y el fémur y entre el fémur y la tibia se consideran bisagras simples. Los modelos de articulación entre el cuerpo y la coxa comprenden entre uno y tres grados de libertad, según la especie y el segmento torácico en el que se encuentra la pierna.