Percepción, control y distribución de las fuerzas en robots móviles con patas

Resumen

El riesgo de que los pies de un robot -o de un animal- resbalen se expresa en función de las componentes tangenciales y normal de la fuerza de contacto con el entorno. Cuando un pie resbala, además de la posible pérdida de estabilidad de la máquina, la pata correspondiente pierde tracción y no puede contribuir a la aceleración o frenado del cuerpo. Si se le dota del sistema sensorial y de control oportunos, el robot, como los animales, puede actuar sobre las fuerzas que su spies ejercen contral el entorno con el objeto de disminuir el reisgo de deslizamientos. El control de las fuerzas también puede emplearse para reducir el consumo energético y la carga delos actuadores. Al cálculo de las consignas adeucadas para las fuerzas ejercidas por los pies sobre el entorno se le denomina distribución de las fuerzas. En esta tesis se proponen métodos de distribución de las fuerzas para robots que se desplazan por un entorno cuya geometría es incierta. La ventaja sobre otros algoritmos es la simplicidad conceptual y la eficiencia computacional. Las soluciones propuestas en esta tesis se expresan de forma algebraica, a diferencia de los métodos numéricos de optimización. Para expresar el riesgo de deslizamientos de los pies, el robot ha de ser capaz de determinar las componentes tangenciales y normal de la fuerza de interacción a la superficie en el punto de contacto. Es decir, además de captar las tres componentes de la fuerza, deberá ser capaz de estimar la orientación de la superficie de contacto, para así determinar el sistema de coordenadas sobre el que proyectar el vector de fuerza y obtener sus componentes tangenciales y normal. En esta tesis se han concebido y ensayado experimentalmetne sistemas sensoriales para resolver este problema.