Planeacion de trayectorias en manipuladores seriales soldadores basada en optimizacion de energia electrica y manipulabilidad

Abstract

En el presente trabajo se desarrolla una metodología de planeación de trayectorias para manipuladores seriales antropomórficos de seis grados de libertad y muñeca esférica enfocada en la minimización del consumo eléctrico y maximización de la manipulabilidad. El trasfondo (undercurrent) de esta metodología, es garantizar un aumento en la productividad maximizando el rendimiento del manipulador. Para lograr tal fin se propone un espacio de trabajo esférico simplificado, se plantean los modelos de cálculo de la cinemática directa, inversa y diferencial, al igual que la dinámica inversa de los manipuladores, y se integran en un algoritmo de optimización el cual tiene como base el algoritmo heurístico de Kalman. El algoritmo de optimización se evalúa mediante el análisis del comportamiento de cinco trayectorias realizadas en los manipuladores PUMA 560 y KUKA KR5 HW ARC, simuladas en un programa desarrollado en la aplicación de Visual Basic perteneciente al software Autodesk Inventor. El enfoque de planeación de trayectoria propuesto permite ser usado en manipuladores antropomórficos de seis grados de libertad y muñeca esférica, de los cuales se conozca sus parámetros cinemáticos y dinámicos, para generar trayectorias optimizadas desde los criterios de manipulabilidad y energía eléctrica, conservando la orientación del efector final. Una ventaja importante que posee el método es que a partir de una trayectoria planteada en forma de coordenadas cartesianas XYZ y orientaciones del efector en ángulos tipo Euler (precesión, nutación y rotación propia), buscará una solución óptima dentro del espacio de trabajo simplificado del manipulador respetando sus limites articulares y de velocidad, permitiendo con esto tener trayectorias de entrada en las cuales solo importe la orientación de la herramienta a lo largo del recorrido, situación indispensable para el proceso de soldadura.