Diseño de un reductor armónico para un arreglo extremidad-rueda

Abstract

Inside the mobile robots, there are diverse subsystems that allow its mobility within its designated workspace. Such internal subsystems must also deal with its own design challenges such as: the space needed inside the mobile robot, the weight it contributes to the final system, its energy consumption and the means to integrate with other subsystems. Thus, the design of each and every subsystem becomes critical, as each of them contributes certain characteristics to the mobile robot’s final performance. This study focusses on the design of the power transmission subsystem to be utilized as propulsion system on a wheeled-legged mobile robot, focused in the harmonic drives, as they offer high transmission relations in relatively small configurations. The drive train must guarantee the mobile robot’s displacement, look after its energy consumption and restrain to the maximum possible the drive train’s final space and mass. A design methodology with a logical reference frame is harnessed which provides structure and order to the followed process in order to achieve a final design solution. This studies’ importance resides in the design of the propulsion system made to the particular requirements of the wheeled-legged mobile robot, as well as the methodological approach with a logical frame of reference employed as design guide of a drive train. Achieving a systematic and organized solution of the earlier described design problematic, leaving the necessary guidelines for the further design of the other subsystems that integrate the mobile robot.

En los sistemas robóticos móviles, encontramos diversos subsistemas que permiten su movilidad dentro del entorno de trabajo designado para ellos. Estos subsistemas internos enfrentan también retos de diseño propios tales como: el espacio que necesitan dentro del robot móvil, el peso que aporta al sistema final, consumo de energía y la capacidad de integrarse con otros subsistemas. Consecuentemente, el diseño de cada subsistema se vuelve crítico, debido a que cada uno de ellos aporta ciertas características al desempeño final del robot móvil. Este estudio se enfoca en el diseño del subsistema de transmisión de potencia que será utilizado como propulsión de un robot móvil con extremidades y ruedas; centrado en los sistemas de engranajes armónicos, ya que brindan altas relaciones de transmisión en configuraciones relativamente pequeñas. El tren de transmisión debe garantizar el desplazamiento del robot móvil, cuidar su consumo de energía y restringir al máximo su espacio y masa final. Se ha empleado una metodología de diseño con un marco de referencia lógico, que aporta estructura y orden al proceso seguido para alcanzar una solución final a la problemática de diseño. La importancia de este estudio radica en el diseño del sistema de propulsión con los requerimientos específicos del sistema robótico móvil de arreglo extremidad-rueda; además del planteamiento metodológico con un marco de referencia lógico que se usa como guía para el diseño de un tren de transmisión. Logrando una solución sistemática y ordenada del problema de diseño del sistema de propulsión antes descrito, dejando las pautas necesarias para el subsecuente diseño de los otros subsistemas que integran al robot móvil.