Aplicación del análisis de funciones multivariables en la optimización de la eficiencia mecánica en robots de batalla de bajo peso

Application of Multivariable Function Analysis in the Optimization of Mechanical Efficiency in Lightweight Battle Robots

Resumen

El presente estudio propone una estrategia cuantitativa basada en el análisis de funciones multivariables para optimizar la eficiencia mecánica en robots de batalla de bajo peso, considerando las restricciones propias de competencias robóticas. El objetivo principal fue identificar configuraciones estructurales que maximicen el rendimiento dinámico del sistema, minimizando el consumo energético y respetando límites físicos y estructurales. La metodología integró revisión bibliográfica sistemática, modelación matemática con derivadas parciales, análisis de gradiente y matriz Hessiana, optimización con restricciones mediante multiplicadores de Lagrange, y simulaciones computacionales en Python. Se definieron tres configuraciones robóticas, evaluadas en escenarios simulados con variaciones de masa, torque, aceleración y velocidad angular. Los resultados revelan que el torque es la variable de mayor impacto sobre la eficiencia, seguido por la masa. La configuración C alcanzó un 81.7 % de eficiencia con un consumo de 18.2 Wh, cumpliendo los estándares competitivos. Se generó una superficie 3D que permitió visualizar zonas de diseño óptimo sin necesidad de prototipos físicos. Se concluye que el enfoque multivariable permite tomar decisiones informadas en etapas tempranas de diseño, favoreciendo soluciones eficientes, sostenibles y replicables en contextos educativos, industriales y competitivos