Contexto
Este trabajo comenzó en agosto de 2024 dentro del Hybrid Soft Robotics Lab (Tecnológico de Monterrey, Campus Querétaro) y avanzó de forma decisiva durante mi estancia de investigación. El objetivo era claro: convertir un robot suave prometedor en una plataforma real de experimentación, con control repetible y datos confiables.
El sistema se desarrolló con miras al reto RoboSoft 2026 – inPipe Locomotion, integrando neumática, electrónica, firmware y software de alto nivel para ejecutar locomoción con seguridad, precisión y rapidez de iteración. El resultado consolidó tanto el enfoque de control como la infraestructura completa que hoy sirve de base para la investigación del laboratorio.
Qué hace · Alcance integral del sistema
El proyecto cubre todo el sistema de locomoción a nivel de investigación.
Neumática y arquitectura de potencia (en conjunto con el laboratorio):
- Topología biestable con presión y vacío, bombas en paralelo y conmutación rápida.
- Manifold, derivaciones y esquema con tanque BOOST para impulsos de salto.
- Válvulas direccionales y lógica de distribución por cámaras (A/B).
Electrónica y firmware:
- ESP32 con micro‑ROS y comunicación UART hacia el agente.
- Sensor de presión vía I2C (ADS1115, 16‑bit) para lectura en kPa.
- Control PI dual (inflado / succión) y modos de operación extendidos.
- Seguridad activa: límites dinámicos, E‑STOP, venteo y reset de integradores.
- Telemetría en tiempo real para análisis y ajuste.
Software de alto nivel y experimentación:
- SDK en Python (ROS 2) para teleoperación y control de alto nivel.
- Scripts de locomoción (salto sincronizado, caminata alternada, giros y desatasque).
- GUI de escritorio para telemetría, depuración y registro.
- Conjunto de datos y registros experimentales para análisis científico.
- Procesamiento y visualización de resultados de control en MATLAB.
Diferenciadores técnicos
El enfoque fue hacer ciencia e ingeniería con repetibilidad:
- De pruebas manuales aisladas a experimentos controlados y datos confiables.
- De control rígido a ajuste dinámico en tiempo real.
- De prototipos frágiles a un sistema seguro y escalable para investigación.
Mi rol en el proyecto
Mi responsabilidad principal fue la capa de electrónica–firmware–software, es decir, todo lo que conecta el hardware neumático con la experimentación:
- Firmware en ESP32 con micro‑ROS: control PI dual de presión/vacío, sensado con ADS1115 (I2C) y comunicación UART hacia el agente ROS 2.
- Sistema de seguridad funcional: E‑STOP, límites dinámicos, venteo y reset de integradores.
- SDK en Python (ROS 2) y GUI de escritorio para teleoperación, telemetría y registro reproducible de experimentos.
- Análisis de datos y gráficas de control en MATLAB para validar el desempeño del lazo cerrado.
- Integración final del sistema completo hardware–firmware–software.
Primera iteración (bases del proyecto)
La etapa inicial se desarrolló como parte de mi servicio becario en el laboratorio. Ahí me enfoqué en sentar las bases para experimentar con algoritmos de locomoción peristáltica en actuadores suaves tipo crawling, construyendo un entorno de pruebas estable para investigación.
El robot de esa fase utilizó un sistema electroneumático controlado por Arduino Uno, sensores de presión, electroválvulas y una bomba de aire, con comunicación hacia un servidor MQTT. Esta primera versión fue presentada en “Exploring Soft Robotics: Student Research Forum”, destacando su potencial en el campo de la robótica deformable en México.
Reconocimientos y evidencias (con comprobantes)
- Best Poster Award – “Bidirectional Pressure–Vacuum Switching Control for Soft Pneumatic Actuators” (Exploring Soft Robotics, 3 dic 2025) — /assets/docs/best-poster-award-2025.pdf
- Ponencia – “Locomoción de un robot deformable tipo crawling” (Student Research Forum, 4 dic 2024) — /assets/docs/ponencia-locomocion-crawling-2024.pdf
- Seminario – Participación y presentación del proyecto “Locomotion for soft crawling robots” (Soft Robotics Seminar, feb–jun 2025) — /assets/docs/soft-robotics-seminar-2025.pdf
- Expositor – Feria de Ciencias, Querétaro 2025 (11–15 nov 2025) — /assets/docs/feria-ciencias-queretaro-2025.pdf
- Congreso – Participación en Congreso Internacional SmarTec Digital Manufacturing (23–24 oct 2025) — /assets/docs/smartec-digital-manufacturing-2025.pdf
Ver comprobantes:
Best Poster Award · Ponencia · Seminario · Feria de Ciencias · SmarTec
Aprendizajes clave
- Control de presión/vacío en sistemas neumáticos no lineales
- Arquitecturas seguras con E‑STOP y límites dinámicos
- Abstracción de hardware con APIs de alto nivel para investigación
- Integración de micro‑ROS con ROS 2 para telemetría y control distribuido
- Diseño de locomoción por fases con tolerancias, tiempos mínimos y estabilidad
- Análisis de datos y visualización de resultados en MATLAB
Resultado y estado
- Plataforma de experimentación consolidada: neumática biestable, firmware con micro‑ROS, SDK en Python y GUI, con control PI en lazo cerrado y seguridad activa.
- Sistema desarrollado con miras al reto RoboSoft 2026 – inPipe Locomotion, con tanque BOOST integrado para impulsos de salto.
- Infraestructura que quedó como base de investigación para nuevos algoritmos de locomoción dentro del Hybrid Soft Robotics Lab.