Cinemática de un Continuo de Curvatura Variable para el Control Cinemático del Asistente de Manipulación Biónica

Presentamos una nueva cinemática de continuo de curvatura variable para robots de continuo multisección con curvas de espina dorsal de forma arbitraria ensambladas a partir de secciones con tres grados de libertad (DoFs) (flexión y extensión espacial, sin torsión). Para estos robots, se derivan la cinemática directa y la cinemática diferencial directa. El enfoque del modelo propuesto es capaz de reproducir tanto la curvatura constante como la variable de la espina dorsal en una forma cerrada. Describe la deformación de una sola sección con un número finito de arcos circulares conectados en serie. Esto produce un modelo de sección con curvatura constante por partes y, por lo tanto, una curvatura de sección variable. La precisión del modelo y su idoneidad para aplicaciones de control cinemático en tiempo real se demuestran con simulaciones y datos experimentales. Para resolver el problema redundante de cinemática inversa, se presenta una resolución local de la redundancia a nivel de velocidad mediante el uso de la matriz jacobiana del robot. La jacobiana se deriva analíticamente, incluyendo un concepto de regularización en configuraciones singulares. Los datos experimentales se registran con el Asistente de Manipulación Biónica de Festo. Este robot de continuo se elige para la validación experimental, ya que consiste en una curvatura de espina dorsal variable debido a su forma cónica.