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Modelo matemático de una articulación tipo rotoide accionada por músculos artificiales

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  • Autor
  • Año de publicación 2023
  • Idioma Español
  • Publicado por Revista VirtualPRO,
Descripción
En este estudio se presenta un modelo matemático detallado de un músculo-tendón, utilizado en el diseño de una articulación tipo rotoide impulsada por músculos artificiales. Se emplea un enfoque de Diseño Asistido por Computadora (CAD) para evaluar y validar los parámetros más adecuados para la construcción de la articulación. La integración del modelo CAD con MATLAB permitió obtener valores específicos, como un rango de movimiento de ±20° y un torque máximo de 6,0 kg-cm ejercido sobre el eje de rotación por el prototipo desarrollado. Estos resultados destacan la eficacia del modelo propuesto y su aplicación potencial en el diseño de articulaciones biomecánicas.1. INTRODUCCIÓNLa investigación y desarrollo de los músculos artificiales ha ido aumentando a través de los años, debido al interés de los ingenieros y científicos en simular el comportamiento real de los músculos biológicos. Para lograr este objetivo se han desarrollado actuadores cuyo principio físico de funcionamiento puede ser neumático, hidráulico o electromagnético, esto genera que el actuador pueda doblarse, expandirse y contraerse gracias a la influencia de fuerzas extremas.Los actuadoresSMA(Shape Memory alloy) o actuadores de aleación con memoria de forma, son utilizados comúnmente en robots biomimeticos debido a su alta relación potenciamasa, conformidad inherente, niveles bajos de ruido y peso ligero [1]. Los actudores SMA permiten al material recuperar su estado inicial mediante estímulos de calentamiento interno o externo. Sin embargo, este tipo de actuadores presenta una alta no linealidad y una incertidumbre paramétrica y es un reto para desarrollar una estrategia de control para este tipo de músculos con base en SMA [2].El material más utilizado para la fabricación de los SMA es la aleación de Níquel y Titanio (NiTi) [3,4,5]. En la tabla 1 se pueden observar las propiedades que prestan los SMA activados térmicamente.En la literatura se han desarrollado estrategias de control de los SMA, [6,1]. El modelo Tanaka [4], describe las variables termoplásticas de los SMA, [7] en donde realizan un control feedback para medir la intensidad de corriente inducida en el material y realizar su caracterización. Las estrategias de control sugeridos en la literatura son los siguientes:Feedforward control: Realizado para compensar las no linealidades del sistema o para realizar tareas simples.ON-OFF control: Para robots auto configurables y la locomoción de robots biomimeticos.Feedback control: Mejora el rendimiento de los actuadores, tener un mayor control de posición del SMA.
Citación recomendada (normas APA)
Rengifo Carlos F., "Modelo matemático de una articulación tipo rotoide accionada por músculos artificiales", -:Revista VirtualPRO,, 2023. Consultado en línea en la Biblioteca Digital de Bogotá (https://www.bibliotecadigitaldebogota.gov.co/resources/3674490/), el día 2024-04-23.

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