Diseño y Control de Manipuladores Híbridos Modulares Suaves-Rígidos con Auto-Contacto

La robótica blanda se centra en diseñar robots con materiales altamente deformables, lo que les permite adaptarse y operar de forma segura y fiable en entornos no estructurados y variables. Aunque los robots blandos ofrecen mayor cumplimiento frente a los robots de cuerpo rígido, su capacidad de carga es limitada y consumen una cantidad significativa de energía al operar contra la gravedad en entornos terrestres. Para abordar la limitación en la capacidad de carga, presentamos una nueva clase de manipuladores robóticos híbridos suave-rígido (SRH) que incorpora tanto módulos continuos blandos como articulaciones rígidas en una configuración serial. Los manipuladores SRH pueden transicionar sin problemas entre ser cumplidos y delicados a rígidos y fuertes, logrando esto mediante una modulación dinámica de la forma y empleando auto-contacto entre componentes rígidos para formar estructuras sólidas de manera efectiva. Discutimos el diseño y la fabricación de robots SRH, y presentamos una clase de nuevos algoritmos de control para sistemas SRH. Proponemos un controlador PD+ en espacio de configuración y un controlador de impedancia cartesiano, ambos demostrablemente estables, dotando al robot blando con las capacidades básicas necesarias. Validamos los controladores en hardware SRH y demostramos que el robot realiza varias tareas. Nuestros resultados destacan el potencial del paradigma híbrido suave-rígido para producir robots que sean al mismo tiempo físicamente seguros y efectivos en la realización de tareas.