Indices de desempeño de robots manipuladores: una revisión del estado del arte

Los índices de desempeño son importantes herramientas para la planificación de movimientos y el diseño de robots manipuladores. En este trabajo se presenta una colección de algunos de los índices de desempeño que mayor interés han generado en la comunidad dedicada a la robótica. Se presentan índices de desempeño cinetostático, dinámico, de lìmites articulares, e índices definidos sobre el espacio de trabajo. Además, se realiza una revisión sobre las estrategias que se han propuesto para solventar los problemas que aparecen cuando las unidades de los elementos de la matriz Jacobiana no son homogéneas. Al final de este trabajo, proponemos una serie índices de desempeño globales que pueden resultar útiles en el diseño de robots manipuladores

A memetic algorithm based on Artificial Bee Colony for optimal synthesis of mechanisms

En este documento se presenta una propuesta novedosa de un algoritmo híbrido modular, como herramienta para resolver problemas de ingeniería del mundo real. Se implementa y aplica un algoritmo memético, MemMABC, para la solución de dos casos de diseño de mecanismos, con el fin de evaluar su eficiencia y rendimiento. El algoritmo propuesto es simple y flexible debido a su modularidad; estas características lo vuelven altamente reutilizable para ser aplicado en una amplia gama de problemas de optimización. Las soluciones de los casos de estudio también son modulares, siguiendo un esquema de programación estructurada que incluye el uso de variables globales para la configuración, y de subrutinas para la función objetivo y el manejo de las restricciones. Los algoritmos meméticos son una buena opción para resolver problemas duros de optimización, debido a la sinergia derivada de la combinación de sus componentes: una metaheurística poblacional para búsqueda global y un método de refinamiento local. La calidad en los resultados de las simulaciones sugiere que el MemMABC puede aplicarse con éxito para la solución de problemas duros de diseño en ingeniería.In this paper a novel proposal of a modular hybrid algorithm as a tool for solving real-world engineering problems is presented. A memetic algorithm, MemMABC, is implemented with this approach and applied to solve two case studies of mechanism design, in order to evaluate its efficiency and performance. Because of its modularity, the proposed algorithm is simple and flexible; these features make it quite reusable to be applied on different optimization problems, with a wide scope. The solutions of the optimization problems are also modular, following a scheme of structured programming that includes the use of global variables for configuration, and subroutines for the objective function and the restrictions. Memetic algorithms are a good option to solve hard optimization problems, because of the synergy derived from the combination of their components: a global search population-based metaheuristic and a local refinement method. The quality of simulation results suggests that MemMABC can be successfully applied to solve hard problems in engineering design.Peer Reviewe

Gripper con un grado de libertad para prototipo de brazo robótico educativo

This article describes the design of a robotic “gripper” which intends to motivate and encourage students instudying science and technology. The design of the gripper must be removable and interchangeable by other modelsin the same robotic arm. In the first stage of the project “Design and Implementation of an Educational Robot Arm” thepartial results in dynamic and didactic teaching of robotics are highlighted as the main objective. The developed clamptype prototype has the ability to lift 1kg of weight. Through programming algorithms and the usage of a force sensor,the gripper is configured to transport objects from one position to another. The results described below correspond tomeasurements of the first prototype that will serve as the basis for the progress and implementation of the followingstages of the projectEl presente artículo describe el diseño de un “gripper” robótico con el cual se pretende motivar e incentivarel interés por el estudio de la ciencia y la tecnología. El diseño del gripper debe ser desmontable e intercambiable por otros modelos en un mismo brazo robótico. En la primera etapa del proyecto “Diseño e Implementación de un Brazo Robot Educativo” se destacan los resultados parciales en la enseñanza dinámica y didáctica de la robótica como objetivo principal. El prototipo desarrollado tipo pinza tiene la capacidad de levantar 1kg de masa. Mediante algoritmos de programación y el uso de un sensor de fuerza el gripper se configura para transportar objetos de una posición a otra. Los resultados que se describen a continuación corresponden a mediciones del primer prototipo que servirá como base para el avance y puesta en marcha de las siguientes etapas del proyecto

Diseño e implementación de una plataforma robótica tipo delta

El objetivo principal de esta investigación es diseñar e implementar un prototipo de un robot Delta, solucionando los problemas de espacio de trabajo reducido y gran número de singularidades, optimizando las dimensiones de sus eslabones para maximizar su espacio de trabajo y su destreza. Adicionalmente, se desarrollan los modelos cinemáticos directo e inverso y se implementan en una interfaz gráfica de usuario para controlar los movimientos del robot desde un computador.Pregrad

Diseño de robot manipulador con efector final en corte láser aplicado al sector textil peruano

La presente tesis describe la problemática del sector textil peruano frente a otros mercados internacionales, como el de China; y la solución propuesta: la implementación de un sistema robótico que permita mejorar la eficiencia de procesos. En los subsiguientes capítulos se detalla el sistema mecatrónico en su conjunto, así como la arquitectura de funciones y los diagramas de flujos generales y específicos. Adicionalmente, en el capítulo 3 y 4 se explica detalladamente el diseño del brazo robótico y la mesa de corte, respectivamente; desde el enfoque mecánico, electrónico, selección de componentes y actuadores. Para el brazo robótico, se expone las ecuaciones de control y procedimientos necesarios para el correcto funcionamiento del sistema mecatrónico. Por último, se presentan las simulaciones mecánicas para resistencia de los elementos mecánicos, resaltando los parámetros de esfuerzos de Von Mises, desplazamiento y factor de seguridad, para ser validados en su diseño; y los costos de los elementos más resaltantes dentro del diseño mecatrónic

Diseño y construcción de un módulo muñeca-gripper

En este trabajo se presenta el Proceso de Diseño del Módulo Muñeca-Gripper ACO1. El principal objetivo para llevar a cabo el proyecto es la construcción de un Dispositivo Mecatrónico con características de tipo industrial que permita la manipulación, sujeción y orientación de objetos. El desarrollo de la Robótica se ha enfocado principalmente en la manipulación de objetos creando la necesidad de posicionarlo en cualquier lugar del espacio cartesiano, donde se encuentran seis grados de libertad, 3 de posición y 3 de orientación. Adicionalmente es importante poder manipular objetos de diferentes formas y tamaños, es por esta razón que se planteó como proyecto el diseño de un gripper con la posibilidad de asir objetos de diferentes formas y tamaños, y el desarrollo de una muñeca de 3 grados de libertad con capacidad de acoplarse a un robot que posea mínimo 3 grados para posición, obteniendo de esta manera los 6 de grados de libertad para poder posicionar un objeto en el espacio cartesiano. A continuación una breve descripción de los capítulos: Introducción: Presenta un breve panorama y justificación del Proyecto. Capítulo 1: Presenta los objetivos del Proyecto. Capítulo 2: Inicia con una descripción del papel de la Robótica en la actualidad. Posteriormente presenta un marco teórico sobre la muñeca y la mano, describiendo las características tanto humanas como robóticas. Capítulo 3: Aquí se lleva a cabo el planteamiento del problema, objetivo principal y premisas del diseño. Capítulo 4: Presenta las necesidades del cliente y las especificaciones preliminares del dispositivo. 15 Capítulo 5: Se lleva a cabo una descomposición del sistema, lo cual permite identificar los puntos más críticos del mismo. Capítulo 6: Se presenta una descripción sobre los diferentes conceptos generados por el grupo los cuales buscan satisfacer de la mejor manera las necesidades del cliente antes planteadas. Capítulo 7: Los conceptos generados en el capítulo 5, son valorados de forma conjunta, calificados y evaluados de acuerdo a criterios que permitan elegir los conceptos mas adecuados para proseguir con la fase de diseño. Capítulo 8: La Arquitectura de Productos tiene como objetivo definir los bloques físicos de construcción del producto (chunks) en términos de lo que ellos hacen y lo que sus interfases hacen con el resto del dispositivo, permitiendo así la prueba y diseño detallado de estos bloques para ser asignados al grupo de desarrollo. Capítulo 9: Muestra la evaluación de las necesidades ergonómicas y estéticas con el fin de establecer el nivel de importancia del Diseño Industrial (DI) del producto y ver como se satisfacen las necesidades del cliente. Capítulo 10 y 11: Muestra un análisis del Diseño para Manufactura (DPM) y Diseño para Ensamble (DPE), cuyo fin principal es la reducción de costos (componentes y ensamble) sin sacrificar la calidad del producto. Capítulo 12: Presenta la fase de prototipado del producto. Capitulo 13: Descripción del diseño en la muñeca y el gripper. Finalmente se presentan las conclusiones y futuras mejoras para el dispositivoTesis (Ingeniero Mecatrónico) -- Universidad Autónoma de Occidente, 2004PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a

Diseño e implementación de mecanismo de prensión para mano robot antropomórfica

El presente trabajo trata sobre el acople cinemático del dedo pulgar al gripper robótico antropomórfico presentando en Aviles, debido a que este dedo por su ubicación se encuentra fijo por debajo de los otros dedos. Imposibilitando realizar dos tipos de movimiento, los cuales son: rotacional y de cierre. Propiedades que dan una alta importancia al momento de manipular objetos con precisión. Con este acople en el gripper le permitirá realizar diferentes tipos de configuraciones para el agarre de objetos y así poder ser acoplado como gripper en el robot UMNG1 u otros robots existentes. El acople cinemático del dedo pulgar implicará la aplicación conocimientos adquiridos en la disciplina profesional, especialmente en áreas relacionadas con: mecánica, electrónica, evaluación de proyectos de ingeniería y programaciónPregrad

Modelización del tiempo de respuesta en un mecanismo de cinemática paralela

La modelización y simulación de una cadena cinemática paralela para el doblado de gasas como caso de estudio ha permitido identificar la influencia de emplear accionamientos seleccionados bajo diferentes metodologías. El modelamiento matemático planteado en esta investigación se desarrolló por medio de una formulación basada en el principio del trabajo virtual. Esta formulación presenta como ventaja una mejor escritura del modelo dinámico, lo que resulta conveniente al momento de resolver el sistemas de ecuaciones diferenciales durante la simulación, porque en esta los diferenciales de las variables dependientes se presentan de forma explícita, lo que facilita la inversión del modelo. Además la escritura del modelo dinámico es semejante a la del modelo tradicional para manipuladores seriales, lo que facilita la utilización de leyes de control desarrolladas para estos manipuladores, en los robot paralelos. La validación del modelamiento matemático se realizó inicialmente para dos trayectorias simples una vertical y otra horizontal y luego para toda la trayectoria planteada en la aplicación tomada como caso de estudio, los resultados obtenidos muestran que la metodología de constantes de tiempo electromecánica permite validar la capacidad de un actuador para responder a las exigencias planteadas y que los accionamientos obtenidos por la metodología energía cinética doble y potencia transitoria e implementados en el modelo matemático generan un tiempo de respuesta mucho menor que cuando se implementan los accionamientos obtenidos por la metodología clásica.MaestríaMagister en Ingeniería Mecánic

Diseño de un robot S. G. para un simulador naval /

Las plataformas Stewart Gough son sistemas mecánicos, catalogado como robots paralelos. Estas plataformas se caracterizan por ser una cadena cinemática cerrada compuestas por seis actuadores lineales de igual longitud, dos plataformas, una estática conocida como la base, y otra de tipo móvil, conocida como efector nal. Las uniones mecánicas que de nen la SG son 6 juntas universales entre la base y los actuadores lineales y juntas esféricas entre el efector nal y dichos actuadores lineales. En total el sistema tiene seis grados de libertad que le permiten tener movimientos tanto de traslación como de rotación. Las principales aplicaciones del manipulador Stewart Gough se dan en aplicaciones tipo simuladores, como son los simuladores navales, aéreos, aeroespaciales y vehiculares. Algunos de estos ejemplos se emplean en los sistemas de entrenamientos de la NASA y aerolíneas como Lufthansa. Otras aplicaciones de los robots SG se encuentran en máquina herramienta, brazos robóticos, medicina y bioingeniería, entre otras. Entre las ventajas que posee el robot SG, que lo hacen apto para las diversas aplicaciones en las cuales se emplea, son, en adición a sus seis grados de libertad, su alta relación fuerza/peso, su alta rigidez mecánica, el espacio de trabajo compacto, altas velocidades de traslación en el mismo y fácil adaptabilidad de los actuadores lineales acorde con la tarea a desempeñar.Incluye anexosIncluye bibliografí

Implementación de la tecnología Generic Motion Control Y Powerlink sobre un robot industrial de configuración cartesiana para la empresa CAE Solutions Ec.

Se diseñó, simuló, y se construyó un robot cartesiano de configuración cantiléver y de tipo industrial para la empresa Caesolutionsec Cía. Ltda., los ejes se desplazaron a través de rieles los cuales estuvieron delimitados de movimiento en su espacio físico por sensores de fin de carrera los cuales permitieron delimitar el límite mecánico y a su vez fueron ocupados como referencia para conocer la distancia a la cual se desplazó el robot. El robot tuvo un efector final con sistema de ventosa y cilindro el cual ejecutó el movimiento de un piñón cremallera que generó un movimiento de 90 grados, las ventosas y el cilindro funcionaron con configuración de sistema ON/OFF los cuales cierra el ciclo de programación elaborado en la consola de Automation Studio. El diseño mecánico básico se ejecutó en el programa Catia mientras el sistema mecánico de ensamblaje se realizó en Solidworks mientras el estudio de movimiento se generó en Adams en una co-simulación con Matlab anexado con target Simulink de Automation Studio los cuales nos permitieron observar el comportamiento del robot en su espacio de trabajo además de conocer parte del modelo dinámico para la selección de los elementos para su construcción. La programación se ejecutó bajo la consola de Automation Studio de B&R con la librería de (GMC) Generic Motion Control la cual permite elaborar los controles de manera rápida y segura para procesos de Control Numérico por Computador mejorando los procesos de manipulación. Una parte principal del robot es que tuvo comunicación con protocolo Ethernet Powerlink que posee tecnologías robustas a nivel industrial con el cual se puede desarrollar sistemas completos de control en tiempo real, para controlar desde cualquier otro dispositivo o red remota. Se ejecutó protocolos de pruebas para evidenciar los beneficios de ocupar este tipo de consola y la topología de comunicación industrial, con los cuales se hicieron la comparación con los robots cartesianos previamente investigados a nivel del país.A Cartesian robot of industrial type and cantilever configuration was designed, simulated and constructed for Caesolutionsec, ltd. Company. The axes moved via rails, demarcated of motion in their physical space by means of limit switches which in turn, enabled to set mechanical limit up and, these were taken as a reference to determine the distance at which the robot will move. The robot had and end effector with a suction pad-like and cylinder system, which performed a rack – pinion movement generating a motion at 90° whereas both, the suction pads and the cylinder work with a configuration of ON / OFF system which ends the programming cycle developed into the Automation Studio console. The basic mechanical design was developed in the Catia program while the mechanical system assembly was developed in Solidworks. In addition to these resources, the study of movement was created in Adams; in a co-simulation with Matlab attached to target Simulink Automation Studio, which made possible to monitor the robot behaviour in its workspace, as well as to know part of the dynamic model for the selection of items for its construction. The programming was implemented under the console of Automation Studio B&R with the GMC (Generic Motion Control) library, which is useful for developing the controls in fast and safe way; specially, for those procedures of numerical control by computer, improving the handling processes. An important aspect of the robot is it kept communication with Ethernet Powerlink protocol, which owns robust technologies at industrial level, this; makes possible to design full control systems in real-time, in order to monitor from any other device or remote network. Test protocols were performed to demonstrate the benefits of taking this type of console and topology of industrial communication, which will be compared with Cartesian robots previously analysed at the country lebel