Inverse Kinematics Modeling of a Cable-Actuated Soft Robotic Neck in SOFA

Abstract

Este trabajo presenta un estudio comparativo de dos enfoques para resolver la cinemática inversa de un cuello robótico blando accionado por cables. El primero se basa en un modelo analítico de curvatura constante, que asume una distribución interna y uniforme de los cables a lo largo de la estructura; esta hipótesis resulta inadecuada cuando los cables están fijados a unaplataforma externa superior del robot, lo que genera desviaciones progresivas. El segundo obtiene la cinemática inversa a partir de una simulación por elementos finitos acoplada con un solver de restricciones mecánicas en el entorno (SOFA), que permite modelar con mayor fidelidad las interacciones físicas y las deformaciones reales del sistema. Los resultados obtenidos demuestran que la solución por simulación ofrece una robustez y una precisión significativamente superiores a las del modelo analítico cuando las suposiciones geométricas dejan de ser válidas, demostrando la eficacia de las herramientas de simulación física avanzada para el control de robots blandos en entornos y configuraciones complejas.