Sensor de fuerza/Torque para un control por impedancia de la base móvil de un Robot

Abstract

Se diseñó y construyó un prototipo en impresión 3D de un sensor de Fuerza/Torque de tres grados de libertad a partir de la modificación de una placa metálica que soporta el carruaje y motor de la base móvil de un robot humanoide. El sensor es capaz de soportar el peso del robot y los esfuerzos que actúan en la base sin comprometer su integridad estructural. La deformación debido a la elasticidad se midió con galgas extensiométricas que se colocaron en el cuerpo del sensor y esas mediciones se utilizaron para cualificar su comportamiento. Por medio de pruebas de deformación en el prototipo se observó que el sensor exhibe un comportamiento elástico apegado a la simulación en software FEM, y en pruebas de crosstalk con un micro controlador y software se determinó que es posible obtener separación entre los grados de libertad. Se concluyó que es necesario realizar modificaciones en la geometría del sensor para mejorar su desempeño. El robot humanoide se encuentra en desarrollo en el ARCOS-Lab de la Universidad de Costa Rica.

A 3D printed prototype of a 3 axis Force/Torque Sensor was designed and built, based on the modification of a metallic plate that supports the undercarriage of the mobile platform of a humanoid robot. The sensor is capable of bearing the weight of the robot and withstand external forces without compromising its structural integrity. Deformation due to elasticity was measured with strain gauges installed in the sensor, these measurements were used to qualitatively describe its performance. Strain tests were conducted on the prototype and comparisons were made with FEM simulation results, where an elastic behavior was confirmed. It was found during crosstalk tests with a microcontroller and programming that axis separation can be achieved. Results showed that further alterations to the geometry of the sensor must be made in order to improve its performance. The humanoid robot is currently being developed in ARCOS-Lab from University of Costa Rica