Diseño concurrente en la optimización de un mecanismo de locomoción bípeda

Abstract

RESUMEN: La complejidad en el disño de robots bípedos ha motivado el uso de mecanismos simples para realizar la tarea de locomoción deseada con un mínimo de esfuerzo del control. Sin embargo, es necesario satisfacer los criterios de diseño que se contraponen para reproducir la marcha bípeda. En este documento, se diseña un mecanismo de ocho barras de un grado de libertad con base en un enfoque de optimización para satisfacer el comportamiento bípedo de la extremidad inferior. La sinergia en el diseño del mecanismo es promovida por lo siguiente: i) Formulando el diseño como un problema de optimización multiobjetivo basado en Pareto, donde los objetivos de diseño conflictivo son el error de aproximación para rastrear veinte puntos de precisión del andar bípedo, y la transmisión de fuerza ejercida cuando golpea en el suelo. ii) Mejorando la búsqueda en el optimizador mediante la inclusión de la estrategia de multiselección en el algoritmo de Evolución Diferencial multiobjetivo. El análisis empírico a través de una validación estadística indica que la estrategia de selección múltiple explora y explota las soluciones de diseño que promueven las características de diversidad, convergencia y capacidad del frente de Pareto obtenido con respecto a otros dos optimizadores de objetivos múltiples; y por lo tanto mejora la reconfigurabilidad en el diseño de tal manera que más alternativas resulten a la toma de decisiones del diseñador. La fabricación de un prototipo con el diseño de un compromiso específico valida experimentalmente el diseño sinérgico obtenido.