Análisis de estabilidad de un robot caminante en terrenos naturales

Abstract

Este artículo estudia dos métodos para analizar la estabilidad de un robot modular con múltiples patas, diseñado para moverse por entornos naturales con contactos no coplanares con distinta orientación. Para garantizar la estabilidad en un punto de contacto, la reacción del terreno debe estar contenida en un cono de fricción. Trabajos previos utilizan una aproximación lineal del cono a una pirámide, de manera que la fuerza de reacción en el punto de contacto debe ser una combinación lineal con coeficientes no-negativos de las aristas laterales que componen dicha pirámide. En este artículo, primeramente, se modela el terreno con un mallado triangular y se realiza una subdivisión de los triángulos para identificar eficientemente con k-d trees aquellos más cercanos a los pies del robot. Posteriormente, se verifica la estabilidad del robot utilizando la aproximación piramidal del cono de fricción mediante la comparación de dos métodos: el método del politopo y el nuevo método de Newton

This paper studies two methods to analyze stability of a legged modular robot, designed to move through natural environments with non-coplanar contacts that have different orientations. In order to ensure stability at a contact point, the ground reaction must be contained within a friction cone. Previous works use a linear approximation of the cone to a pyramid, such that the reaction force at the contact point should be a linear combination with non-negative coefficients of the lateral edges that compose the pyramid. In this paper, firstly, the terrain is modeled with a triangular mesh and a subdivision of the triangles is performed to efficiently identify those closest to the robot's feet using k-d trees. Afterwards, the stability of the robot is verified using the pyramidal approximation of the friction cone by comparing two methods: the polytope method and the Newton’s new method.