Desarrollo de software para la realización de ensayos dinámicos de mecanismos de cinemática paralela

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo contribuir al desarrollo de un proyecto de investigación mediante la programación y control del movimiento de mecanismos de cinemática paralela para la realización de ensayos dinámicos. Dicho proyecto está enmarcado dentro de una línea de investigación del grupo de investigación CompMech de la UPV-­‐EHU que gira en torno al desarrollo y estudio de este tipo de mecanismos. Esto es; este trabajo, más allá de la utilidad que pudiera tener por sí mismo, está pensado para formar parte de un proyecto de mayor envergadura, para cuyo éxito será imprescindible la colaboración con otros investigadores y la integración de este trabajo con los realizados por ellos. Consiste en la creación de un software para el control y movimiento de mecanismos, generando vibraciones para la realización de ensayos dinámicos. Para ello, se programarán sobre la plataforma LabVIEW la interfaz de usuario y el motor de cálculo. Una vez se compruebe que el programa funciona correctamente, se integrará dentro de un programa principal, un control articular que será el encargado de comunicarse con la máquina. Posteriormente, se procederá a la realización de ensayos experimentales sobre los propios robots, en taller. Se tomarán medidas mediante acelerómetros y otros dispositivos, determinando las medidas más adecuadas para su correcta validación. Finalmente, se generalizará el trabajo realizado para posibilitar su empleo futuro en diferentes mecanismos

Diseño y verificación del sistema de interpolación de trayectorias de un mecanismo de cinemática paralela

[ES]El objetivo principal del presente Trabajo Fin de Grado es diseñar un interpolador de trayectorias y programarlo en Labview. Para ello, se ha de analizar primeramente la cinemática del mecanismo a utilizar, un robot de cinemática paralela 5R, y calcular su espacio de trabajo. Después, se deducirán y programarán diversos perfiles de velocidades (trapezoidal de velocidades, trapezoidal de aceleraciones y sinusoidal) para moverse en rectas, así como el movimiento en curvas mediante splines. También se hallarán experimentalmente las características de los motores disponibles y se averiguarán las velocidades máximas que puede alcanzar el mecanismo. Así podremos presentar un software que sirva para generar trayectorias para el robot 5R. Se presentan también, entre otros, el presupuesto del proyecto y los riesgos en los que se puede incurrir. El documento finaliza con unos anexos de planos CAD, resultados y código de programación.

Algoritmo para la identificación de las ganancias óptimas del algoritmo de control de posición de un mecanismo de cinemática paralela

[ES]Este trabajo presenta un algoritmo automatizado cuyo resultado es la determinación de las ganancias óptimas del lazo de control de un mecanismo de cinemática paralela. En concreto se ha aplicado al mecanismo 5R, aunque el método es válido para cualquier otro mecanismo introduciendo el modelo mecatrónico correspondiente. Permite disponer de un procedimiento para poder elegir en un futuro la combinación de motor y reductora más apropiada para un determinado mecanismo evitando realizar adquisiciones sobredimensionadas, como ocurrió con el mecanismo en cuestión.

Diseño cinemático de un mecanismo espacial de cinemática paralela

[ES]Este Trabajo Fin de Grado está enmarcado dentro de un proyecto del grupo de investigación CompMech. El proyecto consiste en el diseño y construcción de un mecanismo de cinemática paralela para ensayos dinámicos. Este trabajo fin de grado engloba las tareas necesarias para el estudio del espacio de trabajo del mecanismo y la determinación de las dimensiones más apropiadas desde consideraciones cinemáticas. Se partirá de tres posibles mecanismos, de los que más adelante se seleccionará uno con el que terminar el ciclo de diseño. Para ello el primer paso es el análisis cinemático de los mecanismos. Se resolverán los problemas de posición y de velocidades, que serán los necesarios para el posterior estudio del espacio de trabajo. La resolución de estos problemas se programará en un programa Matlab. Después se obtendrán los espacios de trabajo de cada uno de los mecanismos, así como las posiciones singulares dentro del mismo, y su variación ante variaciones en las dimensiones. Será también de interés determinar las regiones del espacio de trabajo en las que más fácil es efectuar el movimiento del mecanismo. Conocidos los espacios de trabajo de cada mecanismo y su variabilidad con cambios en las dimensiones, se elegirá el mecanismo más apropiado para continuar con el ciclo de diseño. Para la elección se tendrán también en cuenta consideraciones adicionales aportadas por otros miembros del grupo.

Evaluación y diseño de un sistema de medida de posición por cable para un mecanismo de cinemática paralela 5R

[ES]El objetivo del presente proyecto es el de diseñar, construir y verificar la validez de un sistema de medida de posición mediante sensores por cable para un mecanismo de cinemática paralela 5R, extensible a cualquier otro mecanismo espacial o planar. En el presente informe el lector encontrará un análisis exhaustivo de los inconvenientes prácticos derivados de la naturaleza del método de monitorización propuesto, el desarrollo completo del modelo matemático obtenido para solventarlos, descripciones y planos sobre el montaje in situ del sistema de medida, resultados empíricos sobre el manipulador paralelo y posibles riesgos para la consecución del proyecto

Análisis de sensibilidad en los procedimientos de calibración de robots de cinemática paralela Aplicación al mecanismo 5R

[ES]Este proyecto investigador tiene como objetivo el ayudar con la calibración del mecanismo de cinco pares de rotación montado en el taller de Ingeniería Mecánica de la ETSI de Bilbao. En primer lugar se estudiarán los algoritmos de optimización prestando especial atención a la comparativa entre Levenberg-Marquart y Gauss-Newton. Se realizarán estudios en Matlab para concluir cuál de los dos es más eficaz tanto en rapidez como en precisión. El que sea más adecuado se implementará en un programa para la calibración del mecanismo 5R. En segundo lugar se estudiarán los índices de observabilidad. Los estudios que se han realizado sobre ellos hasta ahora son poco concluyentes asique se intentará aclarar su utilidad y determinar cuál es el que conviene utilizar en este caso. Para ello se deberá programar la resolución del problema cinemático inverso. Por último se presentarán los resultados y las conclusiones correspondientes. Se propondrá también un plan de desarrollo de una línea de investigación futura que partirá con este trabajo como base.

Diseño, fabricación y montaje de un robot de cinemática paralela de dos grados de libertad

[ES]Este Trabajo consiste en diseñar un robot de cinemática paralela de dos grados de libertad partiendo de unos requisitos mínimos necesarios que habrán de verificarse. A continuación, se fabricará siguiendo dicho diseño para finalmente montarlo sobre unas guías lineales constituyendo así una máquina de cinemática paralela, objetivo final conjunto de este Trabajo añadido al mencionado control de las guías. Resulta de especial interés su particular arquitectura, aspecto clave cuando se pretende un sistema preciso y reducir las vibraciones.

Diseño y evaluación de un sistema de medida de aceleración en el elemento terminal de un manipulador de cinemática paralela

[ES]Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una línea de investigación de opciones de sensorización de un mecanismo mediante acelerómetros. Se construirá para ello un sistema de adquisición y tratamiento de señales destinado a la sensorización de un mecanismo de cinemática paralela en base a los conocimientos adquiridos durante el curso. Se trabajará además con otros alumnos para llevar a cabo el diseño y montaje de un robot prototipo de cinemática paralela de dos grados de libertad sobre el que se experimentará y llevará a cabo el proyecto. Se plantean de este modo dos líneas de trabajo que se desarrollarán en este proyecto: Elaboración de un sistema de adquisición y tratamiento de señales adaptable a distintos sensores. Utilización de señales de múltiples acelerómetros para conocer en primer lugar aceleración, y de ser posible, posición de puntos de interés del mecanismo.

Control de un sistema de accionamientos de traslación basado en correa para un manipulador de cinemática paralela

[ES]Este Trabajo de Fin de Grado “Control de un sistema de accionamientos de traslación basado en correa para un manipulador de cinemática paralela” tiene como objetivo principal la implementación de un sistema de control que nos permita manejar un manipulador de cinemática paralela de dos grados de libertad accionado mediante dos motores eléctricos de corriente continua. Como componente central de este sistema de control, se dispondrá de un ordenador portátil cuyo procesador será el encargado de ejecutar las acciones necesarias para que pueda llevarse a cabo esta actividad de control. De esta forma, la tarea más importante y laboriosa a llevar cabo en este proyecto será el desarrollo de un aplicación de control que, corriendo en el citado ordenador, permitirá al usuario manejar el manipulador de cinemática paralela en cuestión. Para ello, esta aplicación deberá ser capaz de interpretar las ordenes de movimiento dadas por el usuario y transmitirlas al procesador del mencionado ordenador. Además de todo lo anterior, para completar el desarrollo del sistema de control, será necesaria la implementación de diversos sensores que se encargarán de detectar y transmitir las señales necesarias para evitar situaciones de emergencia en el que el manipulador estuviese a punto de chocar con algún objeto o persona. En conclusión, mediante el cumplimiento de los objetivos de este Trabajo de Fin de Grado, se va a disponer de un sistema de control sencillo, intuitivo y fácilmente operable, que va a permitir a cualquier futuro usuario del mismo el manejo de un robot de cinemática paralela.

Análisis y comparación de movimientos parásitos en manipuladores de cinemática paralela 3PRS

[ES]Por lo tanto el objetivo de este trabajo es resolver el problema de posición de un manipulador paralelo analizando los movimientos parásitos y la influencia de los mismos sobre el problema. Para ello inicialmente se realizará un modelo del manipulador en un programa de CAD. Posteriormente se resolverán las ecuaciones de posición y se implementará esta resolución en un programa de cálculo como MATLAB. Finalmente se compararán los resultados obtenidos con un manipulador de características similares pero una configuración ligeramente distinta.

Análisis Dinámico de mecanismos paralelos con requisitos de diseño mecatrónico

[ES]El objetivo del presente TFG es el Análisis Dinámico de mecanismos paralelos según las necesidades de la mecatrónica. La mecatrónica requiere expresiones explícitas de las fuerzas motoras que sólo dependen de las propias posiciones, velocidades y aceleraciones en los accionamientos. Ello requiere métodos avanzados de la mecánica analítica de sólido rígido. Concretamente se han desarrollado la ecuación de Lagrange modificada (según [11]) y la ecuación de Boltzmann-Hamel modificada, siendo esta última una aportación de este TFG. Como aplicación práctica se ha programado un modelo mecatrónico para un manipulador paralelo 5R y se ha optimizado el diseño de una Multi Axis Simulation Table 3PRS.

Diseño mecánico de manipulador paralelo XY.

[ES]El proyecto consiste en el desarrollo mecánico de un manipulador paralelo basado en un mecanismo de cadena cerrada y 5 pares de rotación moviéndose en un mismo plano, de modo que cubra un espacio de manipulación previamente definido. Para ello se realizan los diseños en programas de CAD y se realizan los planos de diseño y montaje con el objetivo de posteriormente llevar el diseño a la realidad.

Avaliação do erro estático da ferramenta de uma máquina fresadora com arquitetura paralela.

Os mecanismos amplamente utilizados em aplicações industriais são de tipo serial, porém há algum tempo vem sendo desenvolvidos estudos sobre as vantagens que os mecanismos de arquitetura paralela oferecem em contraposição com os seriais. Rigidez, precisão, altas frequências naturais e velocidade são algumas características que os mecanismos paralelos atribuem a máquinas já consolidadas na indústria, destinadas principalmente nas operações de manipulação (pick and place). Nesse sentido, é relevante o estudo sobre a funcionalidade em outros tipos de operação como a usinagem e, particularmente o fresamento. Para isto, devem-se ainda explorar e desenvolver as capacidades dos mecanismos paralelos em relação à rigidez e à precisão nas operações mencionadas. Foi desenvolvido previamente o projeto e montagem do protótipo de uma máquina fresadora de arquitetura paralela. Também aracterizado pela redundância na atuação para o posicionamento da ferramenta. Com este intuito, pretende-se no trabalho atual, avaliar o erro estático de posicionamento da ferramenta por métodos experimentais, quantificar os deslocamentos, realizar um mapeamento experimental em diversas configurações dos membros. Por outro lado, pretende-se adaptar um modelo numérico simplificado que possa prever as deformações elásticas em diversas configurações, que contemple o efeito de juntas lineares flexíveis e que de alguma forma ajude a identificar as principais fontes de erro. Para tal, foram elaboradas rotinas de programação que através da cinemática inversa e o uso do método dos elementos finitos tentem prever o que de fato acontece nos experimentos. Foi proposta também uma implementação alternativa para o controle do mecanismo através de um software CNC e a conversão de coordenadas cartesianas em coordenadas dos atuadores, isto ajudaria na geração do código G. Finalmente, foram elaboradas algumas trajetórias que tentam avaliar a exatidão e repetitividade do mecanismo além de descrever outras trajetórias livres.

Diseño, fabricación y control de un sistema neumático de agarre de 1 grado de libertad

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado tiene la finalidad de contribuir al desarrollo de una línea de investigación mediante la implementación de un sistema neumático de agarre al mecanismo de cinemática paralela 5R. Dicho proyecto se integra dentro de una línea de investigación basada en el desarrollo y estudio de mecanismos de este tipo. Así, este Trabajo supone una pequeña parte de un proyecto de mayor envergadura, para cuyo éxito será necesaria la colaboración con otros investigadores y la integración de este trabajo al realizado por ellos. Consiste en diseñar, fabricar y controlar un sistema neumático de agarre al mecanismo 5R. El diseño se realizará sopesándose las distintas alternativas que existen, teniéndose en cuenta las limitaciones impuestas por el 5R. En el diseño se escogen los componentes correctos para conseguir que el sistema realice sus dos funciones:  Agarrar piezas.  Movimiento en el eje z que le permita desplazar el objeto. Antes del ensamblaje de los componentes neumáticos, y teniendo en cuenta el diseño realizado, se fabricarán las piezas necesarias para poder integrarlo al 5R y para, a su vez, juntar los componentes entre sí. A continuación, se desarrollará un programa informático para poder controlar el sistema. Finalmente, para verificar su correcto funcionamiento, se realizarán las pruebas pertinentes.

Estudio, análisis y clasificación de mecanismos con aplicación industrial

[ES]El uso de maquinaria en la industria es algo muy habitual en la actualidad. Dicha maquinaria necesita una serie de mecanismos para realizar una acción deseada, y en función de esa acción, se hará uso de un mecanismo u otro. Este informe representa el estudio y análisis cinemático que se ha llevado a cabo para la posterior clasificación de mecanismos planos que tengan un grado de libertad con aplicación industrial. Para todo ello se ha partido de un previo conocimiento de la materia que se ha ido complementando con diferentes fuentes de información especializadas. La clasificación de los mecanismos que se va a realizar en este trabajo no es más que una de las muchas posibilidades que hay a la hora de clasificarlos ya que se han hecho bastantes intentos para realizar clasificaciones de mecanismos, pero dada la complejidad de la tarea no se ha llegado a una clasificación general unificada. La línea de trabajo que se presenta aquí consiste en el análisis cinemático de diferentes mecanismos para la posterior creación de un prototipo de uno de ellos. La estructura de los contenidos que se desarrollan a continuación es la siguiente: En primer lugar se ha realizado una búsqueda de mecanismos que cumplan la condición de ser mecanismos planos que tengan un grado de libertad y que tengan utilidad demostrada. En segundo lugar se han recopilado los resultados cinemáticos del mecanismo, construcciones gráficas de los elementos que lo componen y se añadirán animaciones de cada mecanismo, haciendo después una valoración en función de los resultados obtenidos de los mismos. En tercer lugar se han clasificado en diferentes grupos dependiendo de su función o aplicación. En cuarto lugar, se ha realizado un prototipo de uno de los mecanismos para comprobar su funcionamiento.