REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Palabras clave:

Continuum parallel manipulator; Deformable elements; Cosserat Model; Kirchhoff Model; Kinematics; Stability analysis; Flexible Delta robot; Lower-mobility mechanisms; Parasitic motions; Tripod manipulators.

Tipo de artículo:

ARTICULO DE INVESTIGACION / RESEARCH ARTICLE

Sección:

ARTICULOS DE INVESTIGACION / RESEARCH ARTICLES

Los Manipuladores Paralelos Flexibles son mecanismos de cinemática paralela en los que se han sustituido elementos rígidos por barras esbeltas muy flexibles, eliminándose además algunos pares cinemáticos, y manteniendo cadenas cinemáticas de lazo cerrado. La movilidad del mecanismo resultante se debe a la combinación de pares cinemáticos y deformabilidad de las barras esbeltas. Sus ventajas respecto a los mecanismos de elementos rígidos pueden resumirse en las siguientes: mayor sencillez de montaje, menor peso, mayor espacio de trabajo para las mismas dimensiones y menor rigidez. Esta última característica supone un menor riesgo en el caso de impactos cuando el mecanismo se diseña para tareas colaborativas en un espacio no aislado en el que se encuentran robots y personas simultáneamente, por lo que poseen un alto potencial en el ámbito de los llamados CoBots. Esta misma característica obliga a considerar en el diseño dos aspectos que no aparecen en los mecanismos rígidos.

El presente artículo tiene como objetivo principal explicar la metodología básica a seguir a la hora de analizar los mecanismos paralelos flexibles, tanto planos como espaciales, haciendo hincapié en problemáticas que surgen debido a la incorporación de elementos flexibles, como pueden ser la no estabilidad de ciertas soluciones y la existencia de movimientos parásitos en los mecanismos espaciales de baja movilidad. En una primera parte, se verá cómo la resolución de los problemas cinemáticos de posición requiere que no sólo se tengan en cuenta las ecuaciones de restricción de tipo geométrico, sino también otras que garanticen el equilibrio de fuerzas y momentos, teniendo en cuenta además la no-linealidad de las grandes deformaciones de las barras. El problema presenta de manera general una multiplicidad de soluciones cineto-estáticas. En este trabajo se abordará la multiplicidad de soluciones para el caso de mecanismos flexibles planos, además de realizar el análisis de estabilidad de las mismas.

En el caso de los mecanismos espaciales de baja movilidad, hay que tener en cuenta que estos sistemas flexibles son en esencia sistemas de infinitos grados de libertad por lo que no es posible la restricción completa de movimientos. En consecuencia, en el funcionamiento de esa subclase de mecanismos aparecerán los denominados movimientos parásitos, inherentes a la flexibilidad de las barras, los cuales complican el análisis cinemático. El presente artículo analiza este tipo de movimientos parásitos, los cuales hasta ahora sólo habían sido investigados en los manipuladores rígidos, y muestra su evolución en el espacio de trabajo del manipulador. El análisis teórico de estos movimientos se ha contrastrado con ensayos experimentales basados en el prototipo del manipulador Delta flexible.