Desarrollo de un mecanismo basado en robótica suave con la implementación de un patrón de piel Kirigami que permita la reducción del tiempo de la locomoción ondulatoria
En la presente propuesta se puede observar como la robótica blanda ha surgido como un gran campo que busca superar ciertas limitaciones de los robots rígidos tradicionales, permitiéndoles interactuar con objetos delicados y en entornos no estructurados. Este documento cuenta con una gran cantidad de...
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2023
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| author | Chong Díaz, Summy Naomi |
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| description | En la presente propuesta se puede observar como la robótica blanda ha surgido como un gran campo que busca superar ciertas limitaciones de los robots rígidos tradicionales, permitiéndoles interactuar con objetos delicados y en entornos no estructurados. Este documento cuenta con una gran cantidad de información acerca de robótica blanda la cual involucra patrones Kirigami en el diseño además de un circuito neumático que se integra a dicho robot blando. Kirigami es una antigua forma de arte que combina las técnicas de origami y el corte, lo cual ofrece un enfoque versátil y escalable para crear estructuras mecánicas complejas y controlables. Esta tesis presenta un estudio exhaustivo sobre la utilización de patrones de Kirigami para mejorar las capacidades de los robots blandos. El objetivo principal es explorar los principios de diseño, las técnicas de modelado y la implementación de actuadores suaves, así como las aplicaciones potenciales de la robótica suave inspirada en Kirigami. Este documento también incluye una revisión a fondo del estado del arte en robótica blanda y la técnica Kirigami, destacando sus ventajas y desafíos respectivos. Posteriormente, la investigación se sumerge en la metodología de diseño que integra patrones Kirigami en sistemas robóticos flexibles. Se describe la creación y el diseño del robot blando, resaltando la utilización de diversos patrones tanto en el hilo de kevlar que rodea el robot como en el propio patrón Kirigami. Adicionalmente, la tesis abarca el modelado matemático de las estructuras Kirigami en el contexto de la robótica blanda, permitiendo anticipar y optimizar su desempeño. Para validar la efectividad de estos patrones de Kirigami así como también su versatilidad en robótica blanda, se desarrollan varios prototipos experimentales, los cuales demuestran funcionalidades novedosas como son: la transformación de formas, la autoadaptación y la locomoción mejorada, todo ello es posible gracias a las propiedades únicas que se encuentran en las estructuras Kirigami. La parte final de la tesis investiga posibles aplicaciones de la robótica suave inspirada en Kirigami en varios dominios. Los ejemplos incluyen aplicaciones biomédicas como herramientas quirúrgicas y prótesis, monitoreo ambiental a través de robots blandos capaces de navegar por terrenos complejos. Al incluir estos principios de la robótica blanda y el Kirigami, esta tesis tiene como objetivo la contribución de avances de los sistemas robóticos que poseen una mayor destreza, adaptabilidad y versatilidad. Los resultados presentados en este documento proporcionan una base para futuras investigaciones e inspiran el desarrollo de diseños robóticos blandos innovadores para una amplia gama de aplicaciones. |
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Esta tesis presenta un estudio exhaustivo sobre la utilización de patrones de Kirigami para mejorar las capacidades de los robots blandos. El objetivo principal es explorar los principios de diseño, las técnicas de modelado y la implementación de actuadores suaves, así como las aplicaciones potenciales de la robótica suave inspirada en Kirigami. Este documento también incluye una revisión a fondo del estado del arte en robótica blanda y la técnica Kirigami, destacando sus ventajas y desafíos respectivos. Posteriormente, la investigación se sumerge en la metodología de diseño que integra patrones Kirigami en sistemas robóticos flexibles. Se describe la creación y el diseño del robot blando, resaltando la utilización de diversos patrones tanto en el hilo de kevlar que rodea el robot como en el propio patrón Kirigami. Adicionalmente, la tesis abarca el modelado matemático de las estructuras Kirigami en el contexto de la robótica blanda, permitiendo anticipar y optimizar su desempeño. Para validar la efectividad de estos patrones de Kirigami así como también su versatilidad en robótica blanda, se desarrollan varios prototipos experimentales, los cuales demuestran funcionalidades novedosas como son: la transformación de formas, la autoadaptación y la locomoción mejorada, todo ello es posible gracias a las propiedades únicas que se encuentran en las estructuras Kirigami. La parte final de la tesis investiga posibles aplicaciones de la robótica suave inspirada en Kirigami en varios dominios. Los ejemplos incluyen aplicaciones biomédicas como herramientas quirúrgicas y prótesis, monitoreo ambiental a través de robots blandos capaces de navegar por terrenos complejos. Al incluir estos principios de la robótica blanda y el Kirigami, esta tesis tiene como objetivo la contribución de avances de los sistemas robóticos que poseen una mayor destreza, adaptabilidad y versatilidad. Los resultados presentados en este documento proporcionan una base para futuras investigaciones e inspiran el desarrollo de diseños robóticos blandos innovadores para una amplia gama de aplicaciones.In the present proposal, it can be observed how soft robotics has emerged as a great field that seeks to overcome certain limitations of traditional rigid robots, allowing them to interact with delicate objects and in unstructured environments. This document contains a wealth of information about soft robotics, which involves Kirigami patterns in the design, as well as a pneumatic circuit that integrates into the aforementioned soft robot. Kirigami is an ancient form of art that combines the techniques of origami and cutting, offering a versatile and scalable approach to creating complex and controllable mechanical structures. This thesis presents a comprehensive study on the use of Kirigami patterns to enhance the capabilities of soft robots. The main objective is to explore design principles, modeling techniques, and the implementation of soft actuators, as well as the potential applications of soft robotics inspired by Kirigami. This document also includes an in-depth review of the state of the art in soft robotics and the Kirigami technique, highlighting their respective advantages and challenges. Then, the research delves into the design methodology to incorporate Kirigami patterns in soft robotic systems as well as the creation and design of the soft robot, specifying various occupied patterns as well as in the kevlar thread that is around said robot as well as also in Kirigami pattern. In addition, the thesis addresses the mathematical modeling of Kirigami structures in the context of soft robotics, which allows predicting and optimizing their performance. To validate the effectiveness of these Kirigami patterns as well as their versatility in soft robotics, several experimental prototypes are developed, which demonstrate novel functionalities such as: shape transformation, selfadaptation and improved locomotion, all of which is possible thanks to the unique properties found in Kirigami structures. The final part of the thesis investigates possible applications of Kirigami-inspired soft robotics in various domains. Examples include biomedical applications such as surgical tools and prosthetics, environmental monitoring through soft robots capable of navigating complex terrain. By including these principles of soft robotics and Kirigami, this thesis aims to contribute to advances in robotic systems that possess greater dexterity, adaptability, and versatility. The results presented in this paper provide a foundation for further research and inspire the development of innovative soft robotic designs for a wide range of applications.Cortez Saravia, David Mateo2023-09-22T17:43:54Z2023-09-22T17:43:54Z2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfhttp://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/25807spaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Ecuadorhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ec/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Universidad Politécnica Salesianainstname:Universidad Politécnica Salesianainstacron:UPS2023-09-22T17:43:55Zoai:dspace.ups.edu.ec:123456789/25807Institucionalhttps://dspace.ups.edu.ec/Institución privadahttps://www.ups.edu.ec/https://dspace.ups.edu.ec/oai.Ecuador...opendoar:17372023-09-22T17:43:55Repositorio Universidad Politécnica Salesiana - Universidad Politécnica Salesianafalse |
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