La robótica es una rama del conocimiento que incluye disciplinas como electrónica, informática, mecánica, física, álgebra, animatrónica, automática, etc. Esta área pretende abarcar aspectos de control, sensorización, programación y planificación de los sistemas robotizados en sus diferentes representaciones físicas.
Se podría definir robótica como una ciencia que junta varias disciplinas o ramas de la tecnología con el objetivo de diseñar máquinas programadas para realizar tareas de forma automática o para simular el comportamiento humano o animal.
Los robots bípedos forman parte de la robótica móvil con patas, estos robots tienen dos extremidades inferiores para realizar su desplazamiento. Los robots bípedos se controlan de manera similar a los manipuladores industriales, con base en control de trayectorias. Para que el robot mantenga la estabilidad local, la marcha se debe sintetizar como una trayectoria continua a lo largo del espacio.
Un robot bípedo podría traerle un café a su escritorio por la mañana. Pero también puede mover pesadas cargas, organizar pedidos, u otras tareas logísticas, por ejemplo. Incorporar un robot bípedo a una empresa puede ser clave para mejorar el rendimiento y limitar los riesgos de los trabajadores.
Por este motivo, las empresas han comenzado a incorporar este tipo de tecnología para mejorar sus servicios tanto a nivel interno como externo. Aunque hay mucho camino por recorrer, la incorporación de robots bípedos es una realidad en las organizaciones actuales.
Los beneficios de los robots bípedos son:
Mayor productividad.
Reducción de costes.
Capacidad de gestionar y organizar más tareas.
Mejora de la calidad de vida laboral de los trabajadores.
Incremento del rendimiento durante la jornada.
Minimizar accidentes y bajas en el entorno profesional.
En definitiva, los robots bípedos son una gran oportunidad para el desarrollo del sector logístico. La investigación en esta área, así como la inversión y la actualización de conocimientos son las principales claves para lo que hoy parece lejano pronto sea real.
Metodología
1. Investigación y planificación: Cómo primer paso, se investiga sobre los robots bípedos y se define el propósito y capacidades que se desean que el robot logre.
2. Diseño mecánico: Luego se diseña la estructura del robot, donde se incluyen las piernas, torso, brazos y cabeza.
3. Selección de componentes: Seguidamente, se escogen los servomotores o actuadores adecuados para las articulaciones del robot.
4. Construcción y ensamblaje: Aquí se fabrican las piezas mecánicas que tiene el robot, se pueden utilizar técnicas cómo la
impresión 3D y se ensamblan las piezas para formar el robot.
5. Desarrollo del software: Cuando ya se haya armado el robot, se procede a escribir el código necesario para controlar los servomotores y procesar los datos de los sensores.
6. Pruebas y ajustes: Después de hacer toda la construcción y programación, se van a realizar pruebas de movimientos y equilibrio del robot en diferentes áreas.
Proceso de desarrollo del proyecto
Primero se realizó la investigación del tema e ideas de cómo realizar el prototipo, se inició con la introducción, luego con ideas de todo el equipo se realizaron los objetivos, ejecutando una investigación para poder realizar el planteamiento del problema, se redactó la justificación junto al desarrollo de los límites y alcances del equipo, luego también para todo el marco teórico, se hizo un cálculo para sacar el presupuesto y por último redactar la conclusión del proyecto.
Después de elaborar la parte de investigación sigue la realización del prototipo, para este se realizan tres etapas, primero iría la etapa mecánica, en esta se imprimen piezas en 3d y se verá cuanta será la cantidad de ejes de rotación o servomotores.
Luego sigue la parte de electrónica que en esta va incluida el Arduino, el controlador de servomotor PCA9685, los servomotor sg90 y el servomotor mg996r y por último, se hace la programación con Arduino.
Se empezó a buscar diseños 3D para empezar a imprimir las piezas del robot, pero antes de comenzar la impresión, es necesario que el modelo en cuestión pase por un software de corte, también llamados slicers. En estos programas lo que ocurre es que se convierte un archivo de diseño STL en un archivo de control para la impresora 3D. Este archivo está compuesto por el denominado G-Code, un lenguaje de programación que permite a la máquina entender qué comandos debe seguir para fabricar la pieza final.
El modelo de impresora que se utilizó fue ENDER 3 PRO, esta tiene un extrusor el cuál es la parte de la impresora 3D que se encarga de empujar el filamento hasta la boquilla, este sistema de empuje comúnmente está formado por una polea y una rueda dentada.
Fueron 32 horas en total por todas las piezas que se imprimieron, cada pieza se tardó aproximadamente 1 o 2 horas.
Presupuesto
Prototipo, Producto o Maqueta
El prototipo se basa en un robot de carga bípedo con forma humanoide que estará enfocado en el ámbito médico, en el transporte de materiales pesados, delicados, contaminados etc.
Este es un robot a escala que simulará estar en una bodega de un hospital, donde tendrá que transportar un material (en este caso una caja) de un punto A a un punto B. Esto ocupando sus brazos que tendrán una forma de pinza y desplazándose mediante sus piernas. La función principal de este robot es la de realizar de manera mas segura y eficaz los procesos de traslado de materiales médicos.
Se realizo primero la impresión de las piezas con una impresora 3D Ender 3 PRO con filamento PLA, que es un termoplástico biodegradable. Luego se ensamblaron las piezas con tornillos de 16 milímetros y poniendo los respectivos servomotores en las articulaciones. Para el movimiento del robot se uso el entorno de Arduino para asignarle los ángulos de movimiento a los servos y las direcciones. En las conexiones se utilizó la placa Arduino uno y la placa controladora de servos Shield PCA 9685. Para la fuente de alimentación se puede utilizar una fuente externa que puede ir conectada a la placa Shield PCA o a la breadboard, dependiendo de como se ensamble el robot. O también una batería de litio de 7.4 v.
Conclusiones
En conclusión, la integración de un robot bípedo en el entorno hospitalario representa una solución avanzada y eficaz para el transporte seguro y eficiente de cargas tanto pesadas como delicadas, aprovechando su capacidad para caminar y manipular objetos con alta precisión.
Este robot tiene el potencial de aliviar considerablemente la carga física del personal hospitalario, minimizando el riesgo de lesiones y mejorando la eficiencia en la gestión de equipos médicos y suministros, su capacidad para manejar objetos delicados, pesados o peligrosos con gran precisión garantiza que los materiales sean transportados de manera segura y cuidadosa, optimizando la seguridad y reduciendo el tiempo necesario para estas operaciones.