Mecanismo de Klann

El mecanismo de Klann es un dispositivo mecánico coplanario diseñado para simular el sistema de locomoción de las patas de los animales, con la misión de sustituir a las ruedas en terrenos muy accidentados. La conexión consta de un marco, una manivela, dos balancines de apoyo y dos acopladores, conectados mediante articulaciones cilíndricas.

Mecanismo andante submarino que utiliza el mecanismo de Klann (piezas de aluminio anodizado mecanizadas con láser).[1]

Las proporciones de cada uno de los enlaces del mecanismo están definidas para optimizar la linealidad del movimiento del pie en cada medio ciclo de rotación de la manivela. Durante el otro semiciclo, el pie pasa a ser levantado a una altura predeterminada, antes de regresar a la posición de inicio, repitiéndose el ciclo. Dos de estas conexiones funcionan en la misma fase de la manivela, y las otras dos con medio ciclo de  desfase, permitiendo que el marco del vehículo se desplace completamente en paralelo.

El mecanismo de Klann posee muchas de las ventajas de los sistemas de desplazamiento más avanzados, solventando algunas de sus limitaciones. Puede salvar bordillos, subir escaleras, o desplazarse en zonas que no son accesibles a vehículos con ruedas, y no requiere el control de un microprocesador o multitud de complejos mecanismos actuadores. Tecnológicamente, se sitúa entre estos dispositivos andantes robóticos y los sistemas de ejes y ruedas conducidos.

Ilustraciones
Imágenes de las posiciones del ciclo de un paso del mecanismo: plenamente extendido, a medio paso, recogido, y alzado. Estas cuatro figuras muestran la manivela (barra más a la derecha en la primera figura) con 0, 90, 180, y 270 grados de giro.
Animación del movimiento del mecanismo completo, con las patas más próximas al espectador perfiladas en azul. Una mejor comprensión de cómo se produce el funcionamiento del mecanismo, se puede obtener siguiendo con la vista un punto concreto del mecanismo a través de varios ciclos. Los puntos de articulación se muestran en verde. Las tres posiciones respecto al marco de cada pierna son estacionarias. El movimiento de los balancines más bajo y más alto se produce hacia atrás y adelante a lo largo de un arco fijo y el de las manivelas por fuera del círculo.
Recorridos del movimiento de cada punto

Pierna de ejemplo
Imagen de una pierna de ejemplo.

En la Patente de EE.UU. 6,260,862 figura un conjunto de coordenadas de la pierna de ejemplo:

Punto X Y Descripción
Puntos de referencia
9 1.366 1.366 Primer eje del balancín del brazo
11 1.009 0.574 Segundo eje del balancín del brazo
15 1.599 0.750 Fuste de la manivela
Posición de la zancada plenamente extendida
27X 0.741 0.750 Articulación del codo
29x 1.331 0.750 Manivela
33x 0.000 0.000 Pie
35x 0.232 0.866 Eje de la articulación de la rodilla
37x 0.866 1.500 Articulación de la cadera
Posición de paso en tierra
27Y 1.277 0.750 Articulación del codo
29y 1.867 0.750 Manivela
33y 1.000 0.000 Pie
35y 0.768 0.866 Eje de la articulación de la rodilla
37y 1.000 1.732 Articulación de la cadera

Historia

El mecanismo de Klann fue desarrollado por Joe Klann en 1994 como una expansión de la Teoría de Burmester, utilizadas para desarrollar los mecanismos de cuatro barras con doble balancín característicos de las grúas portuarias.[2] Se clasifica como un sistema cinemático de Stephenson del subtipo III.

  • EE.UU. Aplicación Provisional Ser. Núm. 60/074,425, estuvo archivado encima Feb. 11, 1998
  • Patente de EE.UU. 6,260,862, julio emitido 17, 2001[3]
  • Patente de EE.UU. 6,364,040, abril emitido 2, 2002[4]
  • Patente de EE.UU. 6,478,314, noviembre emitido 12, 2002[5]

Véase también

Referencias
  1. Rooney, T., Pearson, M., Welsby, J., Horsfield, I., Sewell, R. and Dogramadzi, S. (6–8 September 2011), Artificial active whiskers for guiding underwater autonomous walking robots, CLAWAR 2011, Paris, France.
  2. Enable Text Archivado el 14 de abril de 2004 en Wayback Machine., linkage design notes.
  3. Patente USPTO n.º 6260862
  4. Patente USPTO n.º 6364040
  5. Patente USPTO n.º 6478314

Enlaces externos
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