Diseño de un prototipo de robot con geometría Rocker-Bogie

Abstract

En la presente investigación se diseña y valida una geometría de suspensión tipo Rocker-Bogiebasados en el análisis de grados de libertad para su futura implementación dentro del sector de la industria de exploración espacial. Ello tiene como finalidad principal la recolección, transporte de basura y desperdicios a sectores estratégicos dentro de las instalaciones, sorteando obstáculos de diferente nivel, aunque también podría aplicarse en el área industrial, agrícola y minera, en las que se requiera un sistema robusto y estable. Se parte estableciendo un factor de seguridad determinado a través de coeficientes que involucren seguridad y economía. Luego, se realiza el cálculo de las dimen-siones y fuerzas a soportar por los elementos estructurales conocidos como Rocker y Bogie que son los encargados de transmitir el soporte al chasis, además de brindar soporte a las conexiones para los componentes de los ejes y motores para las ruedas. Del diseño y cálculo de estos elementos depende que el prototipo de robot sea capaz de movilizarse a través de campos irregulares sorteando obstáculos como: anomalías en la superficie, baches, rocas y bordillos. Para la validación del diseño del prototipo se realiza un análisis estático de los elementos estructurales (Rocker y Bogie) por medio del parámetro de Von Misses, obteniendo un nivel de seguridad elevado antes de la rup-tura. Posteriormente, se ejecuta la simulación del prototipo en base a una pista creada en el software analizando parámetros de velocidad, aceleración y desplazamientos en los ejes X y Y. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos de la simulación basándose, principalmente, en altura y longitud máxima entre eje frontal y posterior, sien-do crucial el ángulo máximo de inclinación permisible.

In this research a Rocker-Bogie type suspension geometry is designed and validated based on the analysis of the degrees of freedom, for its future implementation within the space exploration industry sector, having as main pur-pose the collection and transportation of garbage and waste to strategic sectors within the facilities, avoiding ob-stacles of different levels, although it could also be applied in the industrial, agricultural and mining areas, where a robust and stable system is required. We start by establishing a safety factor, determined through coefficients that involve safety and economy, then we calculate the dimensions and forces to be supported by the structural elements known as Rocker and Bogie, which are responsible for transmitting the support to the chassis as well as providing support to the connections for the axle components and motors for the wheels. The design and calculation of these elements, depends on the robot prototype being able to move through irregular fields avoiding obstacles such as: surface anomalies, potholes, rocks and curbs. For the validation of the prototype design, a static analysis of the structural elements (Rocker and Bogie) is performed by means of the Von Misses parameter, obtaining a high level of safety before rupture. Subsequently, the simulation of the prototype is executed based on a track created in the software, analyzing parameters of speed, acceleration and displacements in the axes X, Y. Finally, the results obtained from the simulation are compared based mainly on height and maximum length between front and rear axles, being crucial the maximum permissible angle of inclination.