Hexapod

Para obtener las trayectorias primero se implementa una matriz base para luego hace un cambio de matriz por medio de cinemática directa para cada pierna del robot, se aplica cinemática deferencial para finalmente utilizar cinemática inversa con la cual se generan las trayectorias obteniendo el jacobiano

El patrón de movimiento utilizado el de parábola para Hexapod ya que este no es tan preciso pero el sistema también no requiere que lo sea porque las patas no tienen muchos grados de libertad. Los limites se dictaron por el sistema mecánico y físico del hexapod, estos límites se consideraron en Matlab para obtener las trayectorias tomando en cuenta el torque máximo de los servos y el movimiento de estos. Fue complicado definir el torque máximo teniendo en cuanta varias constantes físicas que nos daba el diseño por lo que se limitó bastante la velocidad a la que este se desplazaba. También el peso del robot fue un factor complicado de liderar ya que en los calculo anteriores nos daba que si funcionaria, pero ya en la simulación fue algo distinto por lo que definir lo limites fue aún mas complicado.  

Se subieron los archivos de matlab de cinemática directa, inversa, posición de las patas del hexapod y simulación de la posición de las mismas

Se agregó el costo de las piezas a utilizar para la parte electrónica del hexapod como un archivo .xlsx

Bill of Materials

Se subió a files el archivo pdf con el esquemático electrónico de las conexiones necesarias para el correcto funcionamiento del hexapod, incluyendo el ATPMega del arduino, los motores servos, los reguladores de voltaje y las baterías a utilizar, además de los capacitores, resistencias y osciladores

Esquemático del Diseño Electrónico

Con este Trade Study se llegó a la conclusión de que la mejor opción a utilizar es el Arduino por lo que este será el controlador que utilizaremos en el Hexapod. 

Se encontró que el servo sg90 funciona con una corriente de 650 mA cuando el servo se encuentra bajo un torque, así mismo encontramos que la capacidad de una sola batería AA recargable es de 3000 mAh. Si tomamos la corriente total demandada por los 12 servos, esto nos da un total de 7,800 mA. Ya que se utilizarán 4 baterías, se tiene a la disposición 12,000 mAh por lo que para calcular el tiempo de operación del robot tomamos la capacidad de las baterías y la dividimos dentro de la corriente demandada por todos los servos.

Esto nos da 1 hora y 32 minutos de operación efectiva a 6V lo cual cumple con el requerimiento con un tiempo de operación mínimo de 30 minutos. 

En cuanto al Arduino que consume en promedio 46 mA, este será alimentado por una batería alcalina de 9V con una capacidad de 565 mAh.

Esto nos da un tiempo de operación de 12 horas y 17 minutos. 

Se agregaron los planos mecánicos de las piezas a manufacturar del hexapod

Validación de la selección de motores 

Se seleccionaron los motores servo sg90, los cuales al investigar su hoja de datos nos dan un torque máximo de 16.7 oz/in lo cual se traduce en 0.118 Nm.

Para calcular el toque al que los servos estarán sometidos se tuvo que encontrar la masa total del hexapod con todos sus componentes.

Servo sg90--- 10.6g C/U----- Total 127.2g

Arduino Uno--- 25g

Batería 9v--- 45g

Batería AA--- 26g C/U ----- Total 104g

Peso del diseño en inventos con MDF y PLA  261g

Esto nos da una masa toral del robot de 562.2g o 0.5622 Kg

Esto lo multiplicamos por la gravedad para obtener la fuerza.

Se divide en 6 por cada pata

Y con el dato de la distancia del donde se sujeta el servo hasta el punto de apoyo la cual es de 73.68 mm o 0.07368 m en su punto máximo, obtenemos el torque. 

Ya que el torque aplicado es menor al que puede entregar el servo, concluimos que estos servos son idóneos para esta aplicación. 

Se subió el diseño inicial del hexapod con los ensambles de los motores servo, las patas y el tablero donde irá el arduino y demás electrónica.