Comprensión del problema e Identificación de la necesidad

3.1.1. Robot móvil MSV

El robot MSV (siglas de Mobile-System Vehicle) es un sistema móvil desarrollado para la realización de tareas de búsqueda, exploración y rescate en zonas donde previamente ha ocurrido un siniestro y el acceso de personas es demasiado riesgoso o inviable.

La primera versión del robot MSV, denominada MSV-01 (Figura 3.2), fue desarrollada en el año 2018 por estudiantes de ingeniería en Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de la Mixteca para participar dentro de la categoría de robótica de rescate en la competencia World Robot Summit, realizada el mismo año en Japón. En el trabajo de tesis de Sánchez Rojas denominado “Diseño y construcción de un sistema de tracción, suspensión y chasis para un prototipo de robot de búsqueda y rescate” [78], y el de Sandoval Luna titulado “Diseño e implementación de la interfaz electrónica para el robot de búsqueda y rescate MSV-01 y su control e integración con ROS” [74], se detallan los aspectos técnicos del sistema tanto mecánico como electrónico del robot, así como las decisiones de diseño, construcción y puesta en marcha del mismo.

En la Tabla 3.1 se enlistan las características más importantes del robot MSV-01.

Tabla 3.1: Características más importantes del robot de exploración y rescate MSV-01

Nombre MSV-01

Peso 30 kg

Dimensiones 1.02 x 0.54 x 0.27 m (ver Figura 3.3) Capacidad de carga 15 kg

Alimentación

2 baterías independientes de Litio-Polímero de 6 celdas 24V - 12000 mAh marca

GensAce - Tattu, para los sistemas de potencia y de transmisión de datos

Computadora central

GYGABYTE Barebone

Sistema operativo Ubuntu 14.04

Procesador Intel Core i5 8ª Generación 500 GB SSD

4GB memoria RAM Alimentación 19VCD

Dispositivos Lidar

Cámara con sensor de profundidad Intel RealSense

Comprensión del problema e Identificación de la necesidad 59

Figura 3.2:Robot de exploración y rescate MSV-01.

En la Figura 3.3 se observan las dimensiones del robot MSV-01 desde distintas perspec- tivas.

1024

278

160

160 546

Figura 3.3: Dimensiones del robot móvil MSV-01 (los valores están en mm).

Como se aprecia en la Figura 3.2, el robot MSV-01 en su primera versión cuenta con un brazo manipulador, cuyas características se enlistan en la Tabla 3.2.

Tabla 3.2: Características del manipulador del robot de exploración y rescate MSV-01

Longitud 700 mm

Peso 6 kg

Grados de libertad 4

Carga útil ~ 250 gr (temporal) a 3/4 de extensión

Alimentación 11 y 9.5 V

Actuadores

Servomotor Dynamixel Ax-12 (Base) Servomotor Herkulex DRS-0601 (Hombro) Servomotor Herkulex DRS-0201

(Articulación 3, 4 y gripper)

Estructura Perfil de aluminio

Precio ~20 000 MXN

Figura 3.4:Brazo manipulador del robot MSV-01.

Comprensión del problema e Identificación de la necesidad 61

3.1.2. Identificación de la necesidad

Las desventajas que presenta el brazo manipulador con el que actualmente cuenta el robot MSV-01 se hicieron evidentes en la evaluación en “campo” durante las pruebas de manipula- ción requeridas para la competencia World Robot Summit.

Con los datos de la Tabla 3.2, es posible observar que la longitud del brazo es aceptable para los estándares conocidos, sin embargo, cuando el manipulador se encuentra en extensión, esta misma variable ocasiona el desplazamiento de su centro de masa hacia un punto donde las articulaciones de hombro y codo requieren un par demasiado alto para mantener la po- sición, lo que ocasiona que después de pocos minutos los motores en dichas articulaciones se desactiven automáticamente para evitar daños permanentes por el alto consumo de corriente.

Lo anterior disminuye drásticamente las posibilidades de trabajo del robot, pues se restringe en gran medida el peso y dimensiones de los objetos con los que puede interactuar de manera continua y segura, siendo poco práctico para las tareas a llevar a cabo.

Por otro lado, en el estado del arte referente a robots manipuladores para robots mó- viles utilizados en distintas áreas se reportan dificultades similares asociadas a la carga útil, longitud total y capacidad de par de los actuadores utilizados en las articulaciones del robot.

La constante identificada es cuando el diseño del brazo incluye servomotores para las arti- culaciones, ya que en estos casos es donde se presenta una carga útil que no supera los 500 gramos a menos de tres cuartas partes de extensión, y carga útil casi nula en extensión total.

Los trabajos reportados que han superado la dificultad mencionada han recurrido a distintos métodos de solución, entre los que se encuentran:

Reducción de la longitud del robot hasta obtener la carga útil deseada.

Inversión monetaria del orden de los 500 dls o más por cada articulación, para adquirir servomotores de gama alta que ofrezcan par de salida muy elevado [25].

Uso de actuadores basados en motores de alta eficiencia [34], [36].

Las primeras dos alternativas son frecuentemente utilizadas en situaciones donde no afecta significativamente obtener como resultado un robot pequeño o demasiado costoso. La tercera alternativa es preferida por equipos de desarrollo que esperan lanzar un producto al mercado, pues a pesar de la alta complejidad para la integración de los elementos del sistema, permite el ahorro de costos monetarios a la vez que se obtiene un producto final con características superiores respecto a los otros casos.

Del análisis de la situación planteada, surge la necesidad de obtener un diseño de robot manipulador para aplicaciones móviles que contrarreste el problema de la carga útil sin afectar sustancialmente la longitud total del mismo y sin elevar los costos de fabricación considera- blemente, por lo cual se ha optado por explorar el uso de actuadores de alta eficiencia en el desarrollo del mismo.