Un Robot Saltador para la Exploración de los Tubos de Lava Marcianos

Filosofía de Diseño y Retroalimentación: Un Robot Saltador para la Exploración de los Tubos de Lava Marcianos

Los tubos de lava marcianos, con su potencial para la extracción de recursos y la protección de hábitats, representan un objetivo prometedor pero desafiante para la exploración planetaria. Para abordar estos desafíos, este artículo presenta un robot saltador diseñado específicamente para explorar tales entornos. El robot prioriza el salto como su modo principal de locomoción, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de caminar para afrontar terrenos irregulares y espacios confinados.

Filosofía de Diseño

El robot emplea un mecanismo de enlace paralelo de 5 barras para sus piernas, optimizado para maximizar la altura del salto vertical en el entorno de baja gravedad de Marte. El diseño se centra en la actuación de alta eficiencia, una construcción ligera y sistemas integrados de recuperación de energía. Los principales objetivos del diseño incluyen:

1.Capacidad de Salto

El robot puede realizar saltos significativos tanto verticales como hacia adelante, superando obstáculos más altos que su propia altura.

2. Control de Actitud

Sus piernas se ajustan dinámicamente en el aire para garantizar aterrizajes estables, minimizando posibles daños.

3.Recuperación de Energía

Los resortes y la amortiguación activa del motor permiten saltos y aterrizajes eficientes en términos de energía, lo que permite maniobras de salto consecutivas.

Además, el robot cuenta con capacidades de caminata estándar y posturas de descanso eficientes en términos de energía, lo que lo hace versátil para diversas tareas de exploración.

Desempeño y Retroalimentación

El diseño y la funcionalidad del robot fueron validados mediante simulaciones MATLAB Simscape y pruebas físicas:

Rendimiento de Salto: Las simulaciones muestran una altura máxima de salto de 1,52 m bajo la gravedad terrestre y de 3,63 m en Marte. Las pruebas experimentales lograron una altura de salto de 1,141 m, con la pata despegando 0,7 m del suelo.

Optimización de Energía: La combinación de resortes y motores minimiza el consumo de energía durante las posturas estáticas y permite transiciones suaves entre las posturas en cuclillas y las posturas erguidas.

Sistema de Actuación

Le robot utilise CubeMars AK70-10 KV100 Actuador robótico, elegidos por su alto rendimiento y rentabilidad:

1. Par máximo: 24,8 Nm, lo que permite saltos potentes durante breves ráfagas de actividad.

2. Codificador integrado: Soporta comunicación a alta velocidad a través de CAN-bus a 1 MHz.

3. Reducción de engranaje: Una caja de engranajes planetaria 10:1 asegura un par de torsión suficiente para el mecanismo de 5 barras.

4. Fuente de alimentación: Dos baterías Tattu R-Line 5.0 1200 mAh en serie cumplen con las altas demandas de corriente del robot y proporcionan escalabilidad para versiones cuadrúpedas potenciales.

Estos actuadores brindan un soporte robusto para las capacidades de salto y caminata del robot, manteniendo la fiabilidad operativa.

Conclusión y Trabajo Futuro

El robot saltador demuestra una adaptabilidad excepcional para entornos de baja gravedad gracias a su diseño innovador de 5 barras y su sistema de actuación eficiente. Con un gran potencial para superar terrenos complejos, el sistema demuestra la viabilidad de la locomoción por salto para la exploración extraterrestre. La investigación futura se centrará en perfeccionar los controladores de salto y en extender el diseño a sistemas cuadrúpedos, lo que mejorará aún más su utilidad para las misiones planetarias.