A new approach for direct kinematic solution of a soft robotic neck

Abstract

[Resumen] El mecanismo de cuello robótico presentado en este trabajo tiene como elemento principal un eslabón blando que emula un cuello humano con dos grados de libertad (DOF) (flexión, extensión y flexión lateral). El dispositivo se basa en un Mecanismo Paralelo Accionado por Cable (CDPM). Se desarrolla una cinemática directa a partir del sistema estático y la distribución geométrica del mecanismo, y se presentan ecuaciones lineales que permiten conocer fácilmente la longitud de los cables para hallar la posición del cuello, tanto en ángulos de inclinación como de orientación. Para el control del motor se utiliza un controlador PI de orden fraccionario (FOPI).

[Abstract] The robotic neck mechanism presented in this paper has as its main element a soft link that emulates a human neck with two DOF (flexion, extension and lateral bending). The mechanism is based on a Cable-Driven Parallel Mechanism (CDPM). A direct kinematics is developed from the static system and the geometric distribution of the mechanism, and linear equations are presented that relate the length of the cables and the position of the neck, both in inclination and orientation angles. For the motor control, a fractional order PI controller (FOPI) is used