El pie en el equilibrio

De Proyecto Androide

Como una idea suelta, y para mostrarle a Edu que agregue una opinión (después de varias macanas que tuvo que salvar), quiero comentarles que veo un sentido de análisis diferente: ¿Por qué no vamos a pensar que lo estable y fijo es el pie y de allí subimos? ¿Por qué no hacemos un "pie inteligente" que sólo pueda mantener una pantorrilla estable y después seguimos.

En nuestro cuerpo, el equilibrio se logra con pequeñas acciones desde los pies para mover el "cuerpo" respecto a ellos y no al revés (este movimiento relativo importa por la inercia; no es lo mismo en el análisis de cinemática que en la dinámica). Siempre veo que los pies "llevan" el CG para un lado y otro según cualquier acción. Oviamente todos los movimientos cambian el CG.

Los ángulos de desplazamiento relativos son pequeños, por lo que se puede hacer en la planta una serie de 5 pistones neumáticos de poca carrera (5 mm) que sean actuadores y puedan cambiar el centro de presión en la planta. No tiene intención de lograr un desplazamiento sino más bien una "deformacion controlada".

Juan

Juan, esta es una nueva idea muy interesante y aplicable. Entiendo que estos actuadores deberán ser muy potentes, es decir, deberán ser los que soporten el máximo del esfuerzo y peso (todo el robot estará "cargado" allí). Claro que si el recorrido hidráulico o neumático es tan corto, basta que sean de un buen diámetro, y quizás así sean prácticos y usables. Lo que yo dudo es que sea factible usar sistemas neumáticos o hidráulicos (por el problema de la alimentación de potencia portátil en el robot), aunque, por supuesto, no tengo conocimiento para afirmarlo de manera contundente. Si fuera como digo (que no se puede implementar el sistema hidráulico/neumátco), quizás se podría pensar en actuadores tales como los servos RC, hay algunos muy profesionales y potentes. Además, con ese recorrido, se puede usar una desmultiplicación mecánica (engranajes con relación 4:1 o un valor similar, lo que multiplicará la fuerza que pueden ejercer).

Observen a continuación la firma que puse: se ingresa de manera muy simple, picando en el anteúltimo botón de arriba en la ventana de edición (tiene el dibujo de una firmita, justamente. Para guiarse: le sigue uno que tiene una rayita horizontal nada más). Creo que firmar así nuestras intervenciones nos ayudará a seguir los aportes.

--Edu 12:24 8 mar 2008 (ARST)

Edu:

Tenes razón, hidráulicamente la fuerza no es complicada, pero sí la velocidad. Neumáticamente tenés velocidad pero no fuerza. Como guía para algún caso, en neumática industrial se trabaja normalmente a presión: 6 Kg/cm2, hidráulicamente este número es entre 50 y 70 Kg/cm2 como normal, aunque se utiliza también 200 Kg/cm2.

Para ver un número, en un pistoncito de diámetro 2 cm el area es 3,14 cm2 y la F= 18,8Kg. Hidráulicamente sería F= 157Kg. Industrialmente es un número común, para un hombrecito de lata es mucho, pero no podemos incorporarle una central hidráulica.

Hice algunos desarrollos para hacer multiplicadores de fuerza en poco recorrido, particularmente hice una selladora neumática/hidráulica (foto abajo).

Se puede usar neumática para generar presión en un circuito hidráulico

La idea es tener en alguna parte un pistón neumático de un diámetro grande unido a un pistón hidráulico que se transforma en una bomba. Con la relación de diámetros aumentás la presión (que ahora es hidráulica) y la llev+as donde querés con un cañito. El freno de una moto es un ejemplo claro, un gran recorrido de la mano sobre un pistoncito de poco diámetro y hacés mucha fuerza en el disco. F=PxA => pxA=Pxa usás P (presión alta) .

Igual creo que conviene seguir un poco más por el ánino que vamos para que adelantemos algo, despues retomamos esta idea.

--Mastromec 14:07 8 mar 2008 (ARST)

Analizando el artículo del pie y siguiendo el hilo de esta opinión sobre "el pie en el equilibrio" quiero agregar un comentario al respecto:
Suponiendo un sistema de coordenas espacial y colocando el pie sobre dicho sistema de tal manera que el talón coincida con el centro de origen "O" (en todo caso la rótula del tobillo del pie), y que la pierna entera coincida con el eje Z y que la planta del pie apoye sobre el eje Y, he notado que el desplazamiento de la planta del pie en el plano XY es muy importante para la corrección del equilibrio.
Cuando uno arranca de la posición de parada utiliza ese movimiento, además del movimiento que se logra cuando la planta del pie se mueve en el plano YZ.(siempre tomando como punto de referencia la rótula del tobillo).
Esto lo digo porque estoy observando la siguiente foto:

Es la de los muchachos de Construcción de Robots Bípedos

Tengo la impresión de que ese robot no maneja el desplazamiento de la planta del pie en el eje XY y que intenta mantener el equilibrio con complicados movimientos de cadera. Viendo sus videos es cuando creo notar lo difícil que le resulta mantener el equilibrio por no tener ese movimiento que explicaba recién.

Por otro lado, este mismo movimiento se usa también en el estado de "parada" sobre 2 pies junto con la cadera. Pero sobre esto del mecanismo de equilibrio en Parada sobre un pie o dos pies en combinación con los movimientos de cadera+cintura todavía no quiero opinar.

--Adrian S.A. 06:42 9 mar 2008 (ARST)

Adrián, trabajando un poco la idea de "la planta del pie", se me ocurrió incluir los "dedos" en el manejo del equilibrio.

Una mirada superior al pie

Ok, explico un poco la imagen:

En la vista de arriba se ve la planta con 4º y los dedos con 10º hacia arriba, los limites de la planta son +/- 5º y los dedos son -1º y unos 15º hacia arriba

Los dedos pueden pivotar en la planta, la planta en el pie. Se puede ver una pieza azul que va encastrada en el eje para el comando del giro de la planta. El eje esta solidario al taco blanco a través de gusanos, y el taco sostiene la planta con tornillos.

La aleta vertical que tienen los dedos es porque pensé accionar sobre esta con un resorte y un perno alojado en el eje (agrandando un poco este último).

Secuencia de apoyo

En la imagen de la planta quiero mostrar las "zonas de apoyo" que harán que nuestro amigo no tenga "pie plano" y dirijamos la reacción de la pisada en sentido correcto.

Quiero comenzar a trabajar en el talón para definir claramente los puntos de apoyo, luego pasar a los "tendones de accionamiento" para enfrentar 3 problemas:

El esfuerzo necesario, la superposición de movimientos, el uso de un actuador en "movimientos acumulativos"

Esto ultimo es una idea sobre lo siguiente: si yo tiro de los dedos y estos hacen tope, es como si tirara de la punta del pie...

Otra vista

saludos

--Mastromec 22:09 13 mar 2008 (ARST)

Una posición de apoyo que debiera tenerse en cuenta.
Es interesante calcular la distancia de punta a punta de los pies y buscar alguna otra medida proporcional a ésta en el cuerpo.

Algo interesante que noté. Un perro, por ejemplo, apoya normalmente como se ve en la imagen del pie de la derecha. Seguramente porque apoya en 4 patas.
El hombre, cuando se irguió en el proceso de evolución, aprovechó ese talón, que seguramente siempre estuvo en el aire, para apoyarlo al piso y ayudarse a controlar el equilibrio.
Lo observo porque puede ser que este concepto nos ayude a la hora de plantear el equilibrio.
Aquí debajo muestro la idea con un gráfico comparativo de un gato y del hombre.

Comparación de ubicación del talón. En un Gato y en un Humano

--Adrian S.A. 22:46 22 mar 2008 (ART)

Sí, muchísimos animales caminan sobre la punta de los dedos del pie. Por eso me suena un poco a simplificar al extremo cuando veo esos estudios que dicen que los dedos no son nceesarios para caminar. No sé si son tan primordiales para la locomoción en sí, haciendo fuerza, pero aportan un nivel de sensibilidad al pie que si no está, es como caminar sobre dos ladrillos. Yo creo que la idea de Juan, con la movilidad de la planta y de la punta del pie, no sólo da mayor capacidad de actuar e nel equilibrio, sino de sensibilidad de cómo es el piso, especialmente la inclinación, y eso va a ser muy importante.

--Edu 10:46 23 mar 2008 (ART)

Lugar en el cual pueden ser ubicados tres sensores de presión, si procede.

--Adrian S.A. 12:14 23 mar 2008 (ART)

Totalmente válidos, fijate que si el robot pisa sobre el borde de un desnivel, lo detectará con esto. Obviamente, tendremos que tener otros sensores si no queremos que se caiga en un umbral cualquiera.

--Edu 13:11 23 mar 2008 (ART)

Buenisimo! casi me parece estar pensando lo mismo antes de leerlo...

Podemos sensar presion en cada punto de apoyo de la planta, y podemos sensar el angulo de la punta del pie para los desniveles también.

--Mastromec 13:55 23 mar 2008 (ART)

Un encoder podría medir el ángulo de la punta del pie.--Adrian S.A. 22:56 23 mar 2008 (ART)