image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa49Revista de Ciencias de Seguridad y Defensa (Vol. VII, No.4, 2022) pp. 49-64Implementación de un robot humanoide impreso en 3D con motrici-dad en las extremidades superiores semejantes a las del ser humanoImplementing a humanoid robot printed in 3D with motor skills in the upper extremities similar to the human beingMelany Yarad1, Junior Figueroa Olmedo1, Edison Coral11 Instituto Tecnológico Superior Sucre, Quito, Ecuadormyarad@tecnologicosucre.edu.ec; jfgueroa@tecnologicosucre.edu.ec; ecoral@tecnologicosucre.edu.ec ResumenEn la actualidad, la tecnología está avanzando gracias a la creación de máquinas inteligentes que cumplen técnicas similares a las que realiza un operario humano. Esto permite que al paso de los días se busquen formas de maniobrar o realizar procesos mediante un robot operario que tenga las características físicas de un ser humano y pueda cumplir todo tipo de tareas que se pretende realizar. Este proyecto tiene como objetivo construir e implementar un robot hu-manoide, el cual dispone de motricidad en las extremidades superiores para que pueda realizar movimientos similares a los del ser humano. Para la elaboración del robot humanoide se usará la metodología deductiva, al ser un problema de investigación con perspectivas múltiples a nivel tecnológico-educativo. Se basa en este método por la facilidad de partir en un entorno de ideas generales hasta llegar a verifcar cada resultado de forma específca. Se podrá generar movimientos precisos a la hora de la manipulación y pruebas del robot humanoide que tiene fnes prácticos. Así se ob-tendrán conocimientos verídicos y respaldados a partir del empirismo que se lleva a cabo por el análisis en tiempo real del robot humanoide. En este proceso se ocupan diseños open source para la construcción de todo el modelo del robot humanoide y posteriormente la corrección de algunas piezas para la generación del código de impresión 3D. Como resultado se obtiene un robot humanoide impreso en 3D.Palabras Claves: Humanoide, Impresión 3D, Open source, RobotAbstractTechnology is advancing due to the creation of intelligent machines that perform techniques similar to human opera-tors. This allows in progressing manner, ways of maneuvering or conducting processes employing an operator robot. These have the physical characteristics of a human being and can fulfll all kinds of tasks that it is intended to realize. This project aims to build and implement a humanoid robot with motor skills in the upper extremities to perform move-ments similar to those of a human being. The deductive methodology will be used for the elaboration of the humanoid robot, as it is a research problem with multiple perspectives at a technological-educational level. It is based on this method because of the ease of starting from an environment of general ideas until each result is verifed in a specifc way. Precise movements can be generated when handling and testing the humanoid robot for practical purposes. He-reby, true and supported knowledge will be obtained from empiricism that is conducted by the real-time analysis of the humanoid robot. In this process, open-source designs are used to construct the entire humanoid robot model and later to correct some parts for the generation of the 3D printing code. The result is a 3D-printed humanoid robot.Keywords: humanoid, 3d print, Open source, RobotFecha de Recepción: 07/10/2022 - Aceptado: 20/12/2022 – Publicado: 31/12/2022ISSN: 2477-9253 – DOI: https://dx.doi.org/10.24133/RCSD.VOL07.N04.2022.04
image/svg+xml50I. Introducción El inicio de los robots viene existiendo desde la antigua Grecia, donde crearon máquinas de vapor que ge-neraban un movimiento automático. Estos inventos fueron ampliándose hasta llegar a crear máquinas más complejas, pasando a la invención de los robots primero en la literatura como ideas de un futuro a diseños reales funcionales.Las empresas empezaron a reemplazar mano de obra humana por más tecnología, ya que esta al aplicarla en robótica, generaba una cadena de producción efciente produciendo más ganancias, teniendo la capacidad de poder realizar producciones en masa. Actualmente, para equilibrar el uso de máquinas robóticas se comenzó con la enseñanza del manejo práctico de esta nueva tecnología y así, el hombre pueda tener un control sobre su manipulaciónSegún Marc Bonell Sánchez, de la Universidad Politécnica de Catalunya, en su tesis titulada “Diseño y Construcción de un Robot Humanoide” menciona que la peculiaridad de crear un circuito que controle la parte mecánica de un robot humanoide es que el control de los servomotores no se realiza mediante un módulo controlador comercial, sino que se crea uno basándose en un proceso de análisis para obtener los mejores resultados posibles (Sánchez, 2017).Por otra parte, se pretende dar a conocer los distintos tipos de robots que existen en la actualidad y los avan-ces que se han ido creando a lo largo de la historia en cuanto al movimiento de robots humanoides. El resul-tado fnal será un robot humanoide capaz de poder mover todos sus servomotores mediante el controlador creado y capaz de mantener el equilibrio. Su objetivo principal es obtener un robot humanoide usando un circuito controlador propio y no uno comercial. Con el progreso de la robótica y las técnicas de computación relacionadas al desarrollo de controladores, los robots sociales se están integrando con mayor frecuencia en la vida cotidiana de las personasCon este prototipo se quiere fomentar el aprendizaje lúdico a niños entre 3 y 5 años por medio de la inteli-gencia artifcial. De esta manera, se incrementa el pensamiento lógico desde edades tempranas. De forma lúdica y mediante la metodología learning-by-doing los niños son creativos y autónomos. Este robot educa-tivo se encuentra equipado con videocámaras y está capacitado para percibir sonidos, puede observar, habla varios idiomas y se mueve de manera independienteEl diseño del robot social interactivo tiene una gran importancia en el desarrollo de mecanismos para el movimiento, así como la generación de algoritmos avanzados de control y toma de decisiones con el uso de inteligencia artifcial y redes neuronales artifciales en el campo de la robótica social de la Facultad de Inge-niería en Sistemas, Electrónica e Industrial, en virtud que permita el estudio estructural del robot aplicando nuevos conocimientos para el aumento de la autonomía del mismo. II. Materiales y MétodosEl algoritmo de percepción espacial que se aplica a este prototipo humanoide es para otorgarle una funcio-nalidad tipo réplica del proyecto del robot humanoide de código abierto (open source) InMoov. Las piezas se fabricaron a través de impresión 3D por FDM (modelado por deposición fundida) a partir de los modelos 3D que se encuentran disponibles en la página ofcial del proyecto InMoov.Yarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.
image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa51En la investigación de “Control de movimiento de un robot humanoide por medio de visión de máquina y réplica de movimientos humanos” (Jiménez, Espinosa, & Amaya, 2018) se menciona que existe un interés de naturalizar los movimientos de los robots, los cuales se deben en gran parte a la necesidad que se tiene en diferentes campos para que estos puedan realizar movimientos complejos; pero además para que en campos como la robótica de servicio o la enseñanza estos sean aceptados más rápidamente por los usuariosEn el Ecuador existe limitada información en cuanto al diseño y construcción de robots sociales interactivos. Entre los que se puede mencionar: KLu-K, un rostro robótico que posee apariencia humana y ejecuta gestos y emociones controladas de manera inalámbrica (Rosero, 2015), HENSAR un robot con representación lo más cercana a las expresiones humanas desarrollado en la Escuela Politécnica Nacional (Astudillo, 2012), los cuales presentan algoritmos pre-programados para interactuar con los usuarios.Del mismo modo, se tomó como referencia el siguiente artículo titulado: “Design of a Human-like Robot with Emotions”, que traducido al español signifca: “Diseño de una Cabeza Humana Robot con Emocio-nes”. Este estudio presenta una revisión bibliográfca sobre el diseño del mecanismo de movimiento de la cabeza del robot, además, incluye las características del mecanismo para el desplazamiento del ojo, meca-nismo para el movimiento del cuello además de su apariencia humana (Lakmal, 2016).La técnica de análisis de movimiento a utilizar para el proceso de marcha en el prototipo se basa en el análisis geométrico del mismo. Los movimientos son pre-programados en función a las diferentes poses caracterizadas y permiten equilibrar al robot delimitando el movimiento de cada servomotor en la transición entre pose y pose.2.1. FundamentaciónEste proyecto se desarrolla con base en el concepto de robot humanoide, también conocido como androide. Los propios términos aluden a un producto con forma humana, que cuenta con una parte física y una parte lógica; lo que le dota de cierta independencia en la ejecución de tareas, pero con base en una programación previa. A inicios del siglo XXI, la compañía japonesa Honda presentó ASIMO, que se constituyó en un referente en robótica, y cuyo objetivo fue infuir positivamente en las nuevas generaciones, animándolas a estudiar matemática y robótica.Para una mejor comprensión del robot humanoide propuesto en este estudio, se comienza con la descripción del diseño del mismo, así como de su construcción. Se optó por la implementación del robot humanoide InMoov (ver Figura 1). Se seleccionó este modelo porque al realizar una investigación previa, se tuvo como resultado que el diseño de sus piezas se puede encontrar en código abierto (open source) siendo una buena opción para el cumplimiento del objetivo de este proyecto. El robot InMoov es el primer robot humanoide a tamaño real que puede ser realizado con una impresora 3D. El robot InMoov es un proyecto de Gael Lange-vin, un diseñador y escultor francés que generó el robot completamente con código abierto (Engineerstoys, 2019).Implementación de un robot humanoide impreso en 3D
image/svg+xml52Figura 1:Tipos de Robot InMoovUna de las ramas con mayor infuencia en la inteligencia artifcial se la denomina como sistemas expertos, que tienen por objetivo desarrollar sistemas capaces de analizar un conjunto de datos y realizar tareas aso-ciadas a un perfl profesional como el diagnostico, detección de fallos, planifcación y toma de decisiones (Benítez, Escudero, & Kannan, 2014).2.1.1. Sistemas de locomoción de robots humanoidesEl sistema de locomoción es el movimiento o cambio de posición en el espacio, este permite que la persona o máquina, además de adquirir otra posición, cambie de lugar. La locomoción es propia de la mayoría de los seres vivos y desde hace algún tiempo de aparatos creados por el ser humano, como robots de todo tipo. Sin embargo, los humanoides tienen un tipo de locomoción distinta, ya que tratan de generar todos los mo-vimientos que puede realizar un ser humano.La réplica de mecanismos de los sistemas biológicos del ser humano no es nada sencillo de crear, es dema-siado complejo. A nivel microscópico las células se unen en bloques estructurales que en conjunto forman mecanismos de locomoción complejos que solo han tenido un nivel de similitud bajo, ya que no se han podido crear mecanismos microscópicos.En su mayoría, los robots humanoides han reducido la estructura cinemática y la han simplifcado mediante la generación de eslabones y articulaciones con grados de libertad controladas por actuadores que solo se acercan en un porcentaje bajo a la funcionalidad de algún sistema biológico. La Figura 2 muestra un ejemplo de cómo se pueden defnir los huesos, articulaciones y músculos (IONOS, 2018).Figura 2:Diagrama estructural cinemáticoYarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.
image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa532.1.2. Sensores y actuadores utilizados en robots humanoidesLos sensores más utilizados en los robots humanoides son del tipo sensitivos, puesto que estos permiten al robot darse cuenta que hay cambios en su entorno, por lo que debe reaccionar a ellos. Si un robot huma-noide quisiera ser capaz de detectar algún movimiento se usaría un sensor PIR, se podría usar un sensor ultrasónico o a su vez una cámara de reconocimiento facial. Si un robot humanoide trabajara en un ambiente donde debería detectar el calor, usaría un sensor térmico, y de esta forma habría diferentes tipos de sensores dependiendo de su fnalidad.Mientras que con los actuadores generalmente se usan motores, servomotores, motores paso a paso o actua-dores hidráulicos. El robot humanoide que se diseña tiene la capacidad de poder mejorar tanto sus funciones de movimiento como sus funciones de interactuar con su entorno, mediante sensores y actuadores.2.1.3. ServomotoresEs un conjunto de elementos mecánicos y electrónicos que puede permanecer sin movimiento durante el tiempo que se encuentra en funcionamiento. Al interior de un servomotor se encuentra un motor eléctrico (DC), engranajes y una tarjeta que controla el movimiento del motor. Este tipo de motores se utilizan co-múnmente en el campo de la robótica o en algún sistema donde el movimiento debe ser preciso (ver Figura 3). Figura 3:Servomotor2.1.4. ProgramaciónLa programación de Arduino se basa en un microcontrolador que ha permitido que todo el público pueda manejar su tecnología. Programar Arduino consiste en traducir a líneas de código los sistemas automatiza-dos que se desea programar leyendo los sensores como entradas y realizando las funciones programadas mediante unos actuadores como salida. Arduino proporciona un entorno de programación sencillo y potente para programar, incluyendo herramientas necesarias para compilar el programa y “quemar” el programa ya compilado en la memoria fash del microcontrolador.2.1.5. Piezas 3DPara la realización de un robot humanoide se debe tener en cuenta el nivel del diseño en relación a su tamaño y aspecto, ya que eso infuye en su funcionamiento. Mientras más se parezca el robot a un ser humano, el Implementación de un robot humanoide impreso en 3D
image/svg+xml54diseño de sus piezas será más complejo y tendrá un mayor tamaño, pues se pretende alcanzar una relación aspecto y función al tamaño real.Los diseños de piezas 3D que se usan son del tipo open source; es decir, que son diseños de código abierto donde se encuentran diseños complejos basados en la motricidad superior del ser humano. Los archivos de las piezas son proporcionados por su creador Gael Langevin para posteriormente pasar a la impresión 3D.2.1.6. Impresión 3DLa impresión 3D es el proceso siguiente a realizar una vez acabada la parte del diseño y modelo 3D. Para el robot humanoide se ocupa el material PLA, el cual tiene unas características que ayudan a una buena impre-sión, tales como inodoro, claro, brillante, resistente a la humedad y su proceso de temperatura de fusión es de 160ºC. Para que una pieza 3D se imprima correctamente se deben tomar en cuenta las características del material a utilizar y pasar posteriormente a confgurar sus parámetros técnicos de temperatura, velocidad, relleno, densidad, soportes, etc.2.1.7. Partes del robotEn la Figura 4 se puede observar las partes con las cuales se va a construir la cabeza del robot humanoide.Figura 4:Partes de la cabezaEn la Figura 5 se tienen las partes que conforman el torso del robot humanoide.Figura 5:Partes del torsoLa Figura 6 muestra las secciones del conjunto que componen los brazos del robot humanoide:Yarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.
image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa55Figura 6:Partes de las extremidades superiores2.1.8. Proceso de impresiónCuando las confguraciones del software de impresión están listas se pasa a la parte técnica de calibración de cama (nivelado), activación de aumento de temperatura y colocación del flamento PLA al extrusor de la impresora 3D. En la fgura 7 se pueden identifcar las partes de una impresora 3D.Figura 7:Partes de una impresora 3DCada parte impresa del robot humanoide tiene parámetros de confguración, los cuales son relleno del 50%, adherencia tipo balsa de 5mm y temperatura de 205ºC, permitiendo un avance de impresión más rápido; se debe tener en cuenta que, mientras más relleno tiene una pieza, aumenta el tiempo de impresión de la misma.2.2. Implementación estructuralLa implementación de este robot se divide en tres partes. La primera es el desarrollo de la cabeza para pos-teriormente pasar a la parte del torso y terminar con la unión de los dos brazos al cuerpo. Lo importante a tratar es la forma de unión de las piezas porque deben pasar por un proceso de postproducción para poder llegar a una pieza ideal y funcional.Lo primero a tratar es el lijado, limado o acabado de cada pieza, ya que estas deben de encajar perfectamente con las demás y no tener ningún problema de rotación en los engranajes, piñones y tornillos sin fn que tiene Implementación de un robot humanoide impreso en 3D
image/svg+xml56el robot humanoide. Como segundo punto se tiene el tipo de pegamento que se va a utilizar para la unión de piezas. Este puede ser un pegamento de dos tiempos UHU, el más comúnmente utilizado es el súper pegamento (Super glue). El tercer punto es la ubicación de los motores y piezas antes del sellado o unión defnitiva de algunos complementos, como, por ejemplo, ubicar dentro de la cabeza los servomotores que se usarán y luego pasar a cerrar la cabeza defnitivamente.Como última actividad y sumamente importante es el tipo de tornillos que se usan, no se puede instalar cualquier tornillo porque podría tener una estética no deseada o la pieza podría romperse. Los tornillos re-comendados son los que tienen una terminación de cabeza plana.2.2.1. CabezaEsta parte del robot se destaca por que en aquí se determina el parecido a un ser humano y debe de tener todas las facultades motrices que esta parte del cuerpo conlleva. Los movimientos principales son el del cuello, el giro derecha e izquierda de la cabeza, movimiento de la mandíbula y movimiento de los ojos. Las piezas de la cabeza se unen de una forma distinta donde el uso de súper pegamento es alternativo, ya que tiene uniones mediante pernos y tornillos. Los mecanismos de los ojos son las partes que deben ser unidas al fnal, una vez se ubiquen los motores en sus sitios respectivamenteEn el cuello se ubican los tornillos sin fn, que se colocan en el mecanismo de giro de la cabeza, estos pueden ser armados antes de la ubicación de los motores. Cuando se colocan los tornillos para el cierre de los ejes del cuello con la cabeza, no deben interponerse con el giro de la cabeza. En la parte de los mecanismos de la cabeza también se ubica el mecanismo de la mandíbula. Para cerrar la cabeza debe de estar perfectamente ubicado el mecanismo de la mandíbula y de los ojos. En la Figura 8 se indica la posición de cada una de las partes que conforman la cabeza del robot humanoide.Figura 8:Esquema armado de piezas cabeza y cuello2.2.2. Torso, pecho y espaldaEl torso es el eje central del robot, aquí se apoyan todas las demás partes y se debe tomar en cuenta un buen soporte para todo el peso que con lleva la cabeza y los brazos. Por esta razón, su unión debería ser muy estable. También se procede a colocar las piezas del pecho y espalda que realizan las funciones de generar una mejor estética. Esto permite ubicar posteriormente dispositivos para un mejor funcionamiento del robot como (Kinect y pantalla visualizadora). En la Figura 9 se indica el armado de torso, pecho y espalda.Yarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.
image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa57Figura 9:Esquema armado de piezas torso, pecho y espaldaLas piezas se colocan según el esquema general del torso. Una vez lijadas y pulidas se las puede unir colo-cando el súper pegamento, de tal manera que queden uniformemente alineadas. Cuando las piezas del torso están armadas se crean dos partes independientes, las cuales deben ser unidas con estas piezas creando una cama entre las mismas. Para colocar la cabeza al torso se debe primero ubicar el punto centro, que es una pieza similar a una vértebra cervical que sirve de apoyo al mecanismo de la cabeza. Cuando se acaba de unir la estructura interna del torso se procede a colocar la armadura del pecho y de la espalda. En la parte frontal la armadura del pecho tiene la función de ubicar algunos sensores como el sensor de proximidad y el Kinect.En la parte de la espalda se colocan las piezas que van a recubrir el área del robot donde va ubicado el micro-controlador que se usa para el control del robot humanoide. Además, es la base donde va ubicada la pantalla visualizadora. Cuando el torso está completo se comienza a colocar el mecanismo del cuello y de la cabeza juntos, para luego poder ubicar los servomotores mano, brazo, bíceps y hombro.El montaje de las manos tiene como función recrear cada movimiento de sus dedos con una velocidad y fuerza equilibrada sumándole la rotación de la muñeca. La parte del brazo contiene cuatro partes fundamen-tales, las cuales son: la mano, brazo, bíceps y hombro. Para unir las piezas de la mano se debe primero unir las falanges una con otra, como está representado en el esquema, y sumarle la parte del mecanismo interno de la palma de la mano. Las piezas de la palma se las une con un tornillo M8 que sirven como eje de rota-ción. Se procede a pasar los hilos de nylon trenzado por los conductos de los dedos, para que posteriormente funcionen con los servomotores.Se procede a colocar unos ejes en la parte de las falanges, estos pueden ser el propio PLA o a su vez algún tipo de material resistente, al terminar de colocar todos los dedos se procede a colocar la armadura de la mano; fnalmente, cuando la parte de la mano está terminada se debe comenzar a hacer el ensamble del brazo con la muñeca. La Figura 10 muestra el armado de mano, brazo, bíceps y hombro.Implementación de un robot humanoide impreso en 3D
image/svg+xml58Figura 10:Esquema armado de piezas mano, brazo, bíceps y hombroLa parte de la muñeca no se la debe de cerrar ni unir con el brazo hasta que se ubiquen los servomotores. Cuando el brazo del robot esté listo, se comienza a unir las piezas de los bíceps, juntando la estructura prin-cipal que es el esqueleto, siendo este el que soportará el servo y en donde se ubicará el tornillo sin fn del bíceps. Estos forman una cavidad y una estructura ideal para que el brazo pueda subir y bajar sin ningún problema. También en estas partes se ubicará posteriormente el potenciómetro del servomotor. En la Figura 11 se puede evidenciar el armado del bíceps.Figura 11:Esquema armado de piezas bícepsEl hombro es la articulación que soporta el peso de todo el brazo, por eso tiene un engrane muy sólido al 100% de relleno.2.3. Implementación electrónicaLa parte de conexión electrónica es fundamental, puesto que tiene como resultado dar el movimiento fnal al robot humanoide por medio de los servomotores, estos a su vez actúan como articulaciones en todo el robot. Para implementar los servomotores se debe calcular el valor de consumo de corriente de cada servomotor y así adecuar una fuente de alimentación para abastecer dicho consumo.Cada parte del robot es manejada por tramos de conexiones de servomotores. Estos se conectan y manejan de forma individual, pero con un solo consumo de corriente. Para la cabeza se utilizará el diagrama que Yarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.
image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa59se visualiza en la Figura 12. Este fue creado con el software Proteus, donde se ubica la conexión entre los servomotores y el microcontrolador Arduino. Los pines defnidos aquí son los pines de conexión físicos del robot.Figura 12:Diagrama de conexión Proteus Servomotores y Arduino de CabezaSiguiendo el diagrama de conexiones se empieza a realizar los cálculos de consumo de energía de los servos motores. Estos se verán refejados en las siguientes ecuaciones:Para calcular la corriente total de consumo por toda la rama de conexión se deben de sumar las corrientes y para el voltaje se utiliza el promedio de los tres voltajes.Se necesitará una fuente de poder de 6v a 7Amp para el funcionamiento de esta rama del robot humanoide.Lo siguiente a realizar es el diagrama de conexión de los brazos del robot humanoide para permitir una me-jor referencia a la conexión física se presenta la Figura 13.Para la parte de los dos hombros y los dos bíceps se maneja una fuente de poder de 6v que es la que utiliza el servo motor a 7Amp (10Amp a máxima capacidad). Para la parte de la mano se tiene una fuente de poder de 6v a 7Amp (11Amp a máxima capacidad). Para el control del robot humanoide se usó un teclado matricial donde al pulsar cada botón realiza una secuencia de movimientos.Implementación de un robot humanoide impreso en 3D
image/svg+xml60Figura 13:Diagrama de conexión Proteus Servomotores y Arduino de Hombro, Bíceps2.4. Movimiento del robotPara comenzar a programar y dar movimiento al robot humanoide se debe calcular el valor máximo de los ángulos de libertad de cada servomotor mediante la siguiente ecuación.Donde:y = salida en grados entre 0º a 180ºx0= valor mínimo en microsegundos para movimientos del motorx1= valor máximo en microsegundos para movimientos del motor yx2= valor máximo en microsegundos para movimientos del motor x x = rango comprendido entre x0 y x1.En la Tabla 1 se evidencian los ángulos de movimientos máximos y mínimos de los dedos.Tabla 1:Ángulos de movimientos máximos y mínimos de los dedosYarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.
image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa612.5. Metodología de investigaciónLa transcendencia de esta investigación radica en implementar un robot humanoide impreso en 3D con motricidad en las extremidades superiores semejantes a las del ser humano para que pueda estar al frente de procesos industriales y tomar decisiones. Para su construcción se utilizarán piezas de código abierto del humanoide InMoov. El movimiento del robot humanoide se lo realizará con la placa controladora Arduino, misma que controlará el ángulo de giro de los servomotores.También se podrán añadir señales de inicio en los movimientos para los actuadores y de esta manera dar paso a una secuencia compleja de movimientos. Toda esta forma de interacción con el robot traerá benef-cios en el ámbito industrial. El desarrollo de este proyecto es de tipo experimental y documental, en donde se obtiene información de la actividad que realiza el robot con base en sus movimientos y se registra la información. Si es posible, se realizan comparaciones de movimientos con simulaciones y movimientos en la vida real.III. Evaluación de resultados y discusiónEl control de gesticulación y habla de un robot interactivo social con apariencia humana es una tarea com-pleja, que exige eventualmente una serie de pasos necesarios para su correcto desarrollo. El diseño y cons-trucción del prototipo tiene un alto nivel de parentesco hacia los seres humanos, con la capacidad de realizar correctamente las tareas asignadas.3.1. Evaluación de ResultadosCuando el robot está completamente ensamblado y la programación desarrollada, se realizan pruebas de funcionamiento para comprobar que el prototipo pueda generar movimientos semejantes a los del ser hu-mano. Activada la fuente de alimentación y presionando el botón de Start, el robot humanoide comenzará a moverse, primero posicionando la vista del robot al frente, moviendo la cabeza de izquierda a derecha, al igual que los ojos, y cambiando de posición los brazos.Figura 14:Movimiento vista al frenteLas fuentes de energía abastecen a todos los servomotores conectados en cada rama de conexión. Para la rama de conexión de la cabeza se optó por ocupar una fuente de alimentación ATX de 5v a 3Amp.Los engranajes tienen un estado sólido y por ende deben de tener una resistencia máxima a la hora de traba-jar cada grado de libertad que tiene el robot. Se debe de tener una correcta densidad y lubricación para que el engrane trabaje correctamente.Implementación de un robot humanoide impreso en 3D
image/svg+xml62Dicho esto, el robot presenta un problema de encaje de engranajes o a su vez son muy grandes para su co-rrecta ubicación. Para solventar este problema se realizó su respectiva corrección, modifcando la pieza en los softwares Blender y Cura.El robot humanoide cumple con las especifcaciones de realizar movimientos semejantes a los del ser hu-mano. Los movimientos fueron probados y corregidos hasta no tener ningún tipo de difcultad que impida el movimiento de cada servomotor. Todos los GDL del robot humanoide son calibrados de tal forma que no exceden el límite en grados al momento de su giro, generando un movimiento preciso. Esto se lo puede evidenciar en la Figura 15. Para que el robot humanoide tenga un correcto funcionamiento se debe saber el lugar donde se ubica cada servomotor para corregir o solventar cualquier inconveniente.Figura 15:Movimiento vista al frenteLa comunicación entre el software y el robot es bidireccional, de forma tal que al ubicar en una postura determinada que hace parte del proceso de marcha en el robot se replica el comportamiento de enseñanza guiada para los niños, en donde se suele ubicar un patrón frente al robot e indicar el movimiento a realizar. De esta forma, cada posición de marcha equilibrada es establecida manualmente, almacenada y secuencia-lizada para posterior programación. La Figura 16 muestra el prototipo fnal.Figura 16:Prototipo fnalYarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.
image/svg+xmlRevista de Ciencias de Seguridad y Defensa63IV. ConclusionesEl desarrollo presentado forma parte de una prueba piloto para caracterización de marcha en agentes ro-bóticos de múltiples grados de libertad, donde el modelado geométrico da una opción a la complejidad del modelo cinemático propio de un robot antropomórfco. Una vez establecidos los movimientos de marcha bajo dicho modelo geométrico y restricciones angulares, se realiza una prueba de desplazamiento del robot.Se pudo obtener una prueba piloto con un sistema que presenta tiempos de respuesta aceptable donde se cuenta con la capacidad de responder ante cambios bruscos en las posiciones de las articulaciones y en don-de no se presenten movimientos involuntarios debido a oscilaciones de los motores el cual genere errores en el funcionamiento.Finalmente, se concluyó que el movimiento del robot humanoide depende netamente de cuánta libertad obtienen los servomotores mediante la programación de cada grado de libertad que cuenta el robot.Como un trabajo futuro se considera implementar mejoras como la aplicación de IA (Inteligencia artifcial) la cual domina elementos electrónicos como adaptación de sensores, siendo estos los sensores PIR para reconocimiento de movimiento y visión artifcial. También se podrían adaptar sensores de presión, proximi-dad y muchos más dispositivos electrónicos, dependiendo la aplicación que se requiera hacer.También se recomienda cambiar la columna base donde se apoya el robot por una estructura metálica más robusta, ya que el robot humanoide es sujeto a movimientos manuales a distintos lugares para su demos-tración. Por otro lado, también se puede incorporar un robot móvil en su base, haciendo de este un robot humanoide más independiente con desplazamientos programados sobre superfcies lisas.ReferenciasAstudillo, A. (2012). Ensamblaje y control de un rostro robótico que simule los movimientos del rostro humano. Quito: EPN.Barrientos, A., Peñín, L. F., Balaguer, C., & Aracil, R. (2007). Fundamentos de robótica. Aravaca (Madrid).Engineerstoys. (2019). engineerstoys.com. Recuperado el 22 de 08 de 2020, de https://www.engineerstoys.comGonzález, V. (03 de 2015). Fundamentos de Robótica. Recuperado el 08 de 01 de 2020, de http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0204/ctrl_rob/robotica/portada.htmIONOS. (2018). IONOS. Obtenido de www.ionos.esJiménez, M. (2015). Desarrollo de un sistema de visión artifcial para la detección de aglomeración de personas en un semáforo. Loja.Jiménez, R., Espinosa, F., & Amaya, D. (2018). Control de movimiento de un Robot Humanoide por medio de Visión de Máquina y Réplica de Movimientos Humanos. En I.CUC, INGE CUC (págs. 44 - 51).Lakmal, R. (2016). Design of a human-like robot head with emotions. Moratuwa, 421-426. Implementación de un robot humanoide impreso en 3D
image/svg+xml64Rosero, C. (2015). Diseño y construcción de un rostro robótico de apariencia humana. Sangolquí: UFA ESPE.Sánchez, M. (2017). Diseño y Construcción de un robot humanoide. Barcelona.Yarad, M., Figueroa, J. & Coral, E.