Desarrollo de una plataforma robótica bio-inspirada basada en un cuadrúpedo para investigación aplicada
Este trabajo presenta el desarrollo de una plataforma robótica cuadrúpeda bio-inspirada para investigación aplicada en la Universidad Autónoma de Occidente. La robótica bioinspirada ofrece ventajas en entornos complejos, superando las limitaciones de robots con ruedas o articulaciones convencionales...
- Autores:
-
Páez Cardeño, Juan Sebastián
Arevalo Urueña, Michael Steven
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2025
- Institución:
- Universidad Autónoma de Occidente
- Repositorio:
- RED: Repositorio Educativo Digital UAO
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:red.uao.edu.co:10614/16194
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/10614/16194
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- Palabra clave:
- Ingeniería Mecatrónica
Robótica bio-inspirado
Cuadrúpedo locomoción
Prototipado robótico
ROS2 humble
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Bio-inspired robotics
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Robotic prototyping
Openhardware
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Este trabajo presenta el desarrollo de una plataforma robótica cuadrúpeda bio-inspirada para investigación aplicada en la Universidad Autónoma de Occidente. La robótica bioinspirada ofrece ventajas en entornos complejos, superando las limitaciones de robots con ruedas o articulaciones convencionales. Esta plataforma servirá como herramienta para estudiantes e investigadores. El diseño de la plataforma se basa en principios de ingeniería robótica, integrando un sistema mecánico, actuadores y un sistema de control basado en ROS2 Humble. La metodología utilizada sigue un enfoque iterativo bajo el modelo RUP (del inglés, Rational Unified Process), estructurado en cuatro fases principales: 1) Definición de requisitos, 2) Diseño preliminar, 3) Implementación del prototipo funcional y 4) Validación en entornos de prueba. La fabricación del prototipo se realizó mediante manufactura aditiva para optimizar costos y tiempos de desarrollo, mientras que el control del robot se basa en algoritmos de locomoción haciendo uso de herramientas como es la cinemática directa e inversa. El análisis cinemático de cada pata robótica definió su espacio de trabajo. A partir de la cinemática inversa, se obtuvieron los ángulos articulares necesarios para generar trayectorias de desplazamiento lineal y rotaciones en roll y pitch. Se logró una efectividad del 91% en el desplazamiento lineal respecto a la distancia objetivo, se obtuvo un rendimiento similar en las rotaciones en roll y pitch. Esta plataforma robótica, con su diseño modular y código abierto, representa un importante aporte metodológico en la investigación y formación en robótica aplicada. Su accesibilidad facilita la investigación de nuevos algoritmos de control y su rápida adaptación a distintas aplicaciones en entornos académicos e industriales, incluyendo la inspección, la búsqueda y rescate, y la agricultura de precisión |
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Castillo García, Javier FerneyPáez Cardeño, Juan SebastiánArevalo Urueña, Michael StevenUniversidad Autónoma de OccidenteRamírez Moreno, David Fernandovirtual::6155-12025-06-20T15:28:08Z2025-06-20T15:28:08Z2025-06-03Páez Cardeño, J. S. y Arevalo Urueña, M. S. (2025). Desarrollo de una plataforma robótica bio-inspirada basada en un cuadrúpedo para investigación aplicada. (Proyecto de grado). Universidad Autónoma de Occidente. Cali. Colombia. https://hdl.handle.net/10614/16194https://hdl.handle.net/10614/16194Universidad Autónoma de OccidenteRespositorio Educativo Digital UAOhttps://red.uao.edu.co/Este trabajo presenta el desarrollo de una plataforma robótica cuadrúpeda bio-inspirada para investigación aplicada en la Universidad Autónoma de Occidente. La robótica bioinspirada ofrece ventajas en entornos complejos, superando las limitaciones de robots con ruedas o articulaciones convencionales. Esta plataforma servirá como herramienta para estudiantes e investigadores. El diseño de la plataforma se basa en principios de ingeniería robótica, integrando un sistema mecánico, actuadores y un sistema de control basado en ROS2 Humble. La metodología utilizada sigue un enfoque iterativo bajo el modelo RUP (del inglés, Rational Unified Process), estructurado en cuatro fases principales: 1) Definición de requisitos, 2) Diseño preliminar, 3) Implementación del prototipo funcional y 4) Validación en entornos de prueba. La fabricación del prototipo se realizó mediante manufactura aditiva para optimizar costos y tiempos de desarrollo, mientras que el control del robot se basa en algoritmos de locomoción haciendo uso de herramientas como es la cinemática directa e inversa. El análisis cinemático de cada pata robótica definió su espacio de trabajo. A partir de la cinemática inversa, se obtuvieron los ángulos articulares necesarios para generar trayectorias de desplazamiento lineal y rotaciones en roll y pitch. Se logró una efectividad del 91% en el desplazamiento lineal respecto a la distancia objetivo, se obtuvo un rendimiento similar en las rotaciones en roll y pitch. Esta plataforma robótica, con su diseño modular y código abierto, representa un importante aporte metodológico en la investigación y formación en robótica aplicada. Su accesibilidad facilita la investigación de nuevos algoritmos de control y su rápida adaptación a distintas aplicaciones en entornos académicos e industriales, incluyendo la inspección, la búsqueda y rescate, y la agricultura de precisiónThis work develops a bio-inspired quadruped robotic platform for applied research at the Universidad Autónoma de Occidente. Bio-inspired robotics offers advantages in complex environments, overcoming the limitations of conventional wheeled or jointed robots. This platform will serve as a tool for students and researchers. The platform design is based on robotics engineering principles, integrating a mechanical system, actuators, and a ROS2 Humble-based control system. The methodology used follows an iterative approach under the RUP (Rational Unified Process) model, structured in four main phases: 1) Requirements definition, 2) Preliminary design, 3) Implementation of the functional prototype, and 4) Validation in test environments. The prototype was manufactured using additive manufacturing to optimize costs and development times, while the robot is controlled using locomotion algorithms using tools such as forward and inverse kinematics. The kinematic analysis of each robotic leg defined its workspace. Using inverse kinematics, the joint angles required to generate linear displacement trajectories and roll and pitch rotations were obtained. A 91% effectiveness rate was achieved in linear displacement relative to the target distance, and similar performance was obtained in roll and pitch rotations. This robotic platform, with its modular design and open-source code, represents an important methodological contribution to research and training in applied robotics. Its accessibility facilitates the investigation of new control algorithms and their rapid adaptation to various applications in academic and industrial settings, including inspection, search and rescue, and precision agricultureProyecto de grado (Ingeniero Mecatrónico)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2025PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a)74 páginasapplication/pdfspaUniversidad Autónoma de OccidenteIngeniería MecatrónicaFacultad de Ingeniería y Ciencias BásicasCaliDerechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2025https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de una plataforma robótica bio-inspirada basada en un cuadrúpedo para investigación aplicadaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85[1] “Springer Handbook of Robotics.”[2] “Home | Boston Dynamics.” Accedido: Apr. 15, 2025. 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