Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 29, no. 2, July-December 2025.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n2a04
Diferencial electromecánico para robots que requieren desplazarse en movimiento acelerado curvilíneo
Electromechanical differential for robots that require moving in curved accelerated motion
Recibido 29-08-2025, aceptado 7-10-2025.
Resumen
En los últimos años, ha crecido el interés por los vehículos autónomos, tanto para uso industrial como para transporte público y personal. Como es bien sabido, aunque se requieren sensores LiDAR y cámaras para detectar obstáculos y peatones; redes neuronales e inteligencia artificial para interpretar el entorno y tomar decisiones; y/o GPS y mapas en tiempo real para una navegación precisa; etc., estos vehículos requieren ruedas o piernas para desplazarse. En este trabajo se presenta un diferencial electromecánico que permite controlar el movimiento diferencial acelerado requerido cuando un vehículo autónomo gira lateralmente. El término diferencial electromecánico se refiere a un arreglo de tres aceleradores: uno para controlar la aceleración del vehículo; este acelerador está conectado en serie con el acelerador que controla independientemente cada rueda motriz. El control de la aceleración diferencial de los motores de cubo de las ruedas traseras de un vehículo eléctrico o las piernas de un robot, se obtiene mediante el mecanismo de dirección de las ruedas delanteras del vehículo, considerando la geometría diferencial de Ackerman, lo que permite minimizar el número de sistemas automáticos de control complejos, como sensores y encoders. El giro de pivote de la dirección delantera accionada por el volante para realizar el giro del vehículo, tiene una estructura tipo escuadra, donde el pivote gira sobre un buje fijo al chasis, mientras los extremos de la escuadra terminan: uno en la llanta y el otro en la varilla de la dirección. Este moviente de giro está asociado al mecanismo de bisagra de un acelerador eléctrico de pedal, que se abre y cierra con el giro de la llanta. Estas ideas se pueden extrapolar a un diferencial electro-mecánico para robots con dos o cuatro piernas, ya sea con pivoteo en una pierna, o con movimiento diferencial.
Abstract
In recent years, interest in autonomous vehicles has grown, both for industrial use and for public and personal transportation. As is well known, although LiDAR sensors and cameras are required to detect obstacles and pedestrians; neural networks and artificial intelligence to interpret the environment and make decisions; and/or GPS and real-time maps for precise navigation; etc., these vehicles ultimately require wheels or legs to move. In this work, an electromechanical differential is presented, which allows controlling the accelerated differential movement required when an autonomous vehicle turns laterally. The term electromechanical differential refers to an arrangement of three accelerators: one to control the vehicle’s acceleration, connected in series with the accelerator that independently controls each drive wheel. The control of the differential acceleration of the hub motors of the rear wheels of an electric vehicle, or of a robot’s legs, is achieved through the steering mechanism of the vehicle’s front wheels, considering Ackermann differential geometry. This approach makes it possible to minimize the number of complex automatic control systems, such as sensors and encoders. The pivot steering of the front axle, operated by the steering wheel to perform the vehicle’s turn, has a square-type structure, where the pivot rotates on a hub fixed to the chassis, while the ends of the square terminate: one at the tire and the other at the steering rod. This turning movement is associated with the hinge mechanism of an electric pedal accelerator, which opens and closes with the wheel’s rotation. These ideas can be extrapolated to an electromechanical differential for robots with two or four legs, either by pivoting on one leg or by differential movement.
Palabras clave: vehículos autónomos, diferencial electromecánico, motores de cubo,
geometría de Ackerman, acelerador eléctrico, control diferencial, robótica móvil.
Index terms: autonomous vehicles, electromechanical differential, hub motors,
Ackerman geometry, electric accelerator, differential control, mobile robotics.
ISO 690 reference:
Reséndiz Barrón, Jaime Abisai;
Diez Barroso-Agraz, Allan Ronier;
Jiménez Flores,Yolanda;
Serrano Huerta, Daniel Armando;
García Rodríguez, Francisco Javier,
2025,
Cálculo de blindaje para dimensionamiento de estructuras de líneas de transmisión aéreas,
Científica, vol. 29, no. 2,
ISSN 2594-2921, e290204,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n2a04
