Análisis cinemático y de rigidez para un robot redundante de 7 grados de libertad

Abstract

Un robot redundante de 7 grados de libertad puede alcanzar un punto de su espacio de trabajo (posición y orientación) de infinitas maneras posibles. Esto hace que la cinemática inversa tenga distintas soluciones posibles, en base a un criterio a elegir. Por otra parte, la rigidez de un robot se puede establecer mediante su matriz de rigidez. Esta matriz de rigidez depende de la configuración del robot, por lo que, resolviendo la cinemática inversa para un punto del espacio de trabajo, se puede calcular la matriz de rigidez para esa configuración en concreto. En mecanizado de paredes finas mediante robots industriales, se tiene el problema de que las piezas se deforman debido a las fuerzas cortantes. Uno de los métodos para reducir estas deformaciones consiste en utilizar un robot para que haga de apoyo en la cara opuesta de la pieza a mecanizar. Si el robot está más rígido en la dirección de mecanizado aportará más rigidez a la pieza. Entonces, aumentando esa rigidez durante trayectoria se puede optimizar el proceso. El objetivo de este TFM consiste en calcular una manera de realizar la trayectoria en la que, en comparación a la forma habitual de seguir la trayectoria necesaria, se aumente la rigidez y, por tanto, la precisión en el mecanizado. Respecto a lo realizado en este trabajo de fin de máster, para empezar, se ha obtenido una función que resuelve la cinemática inversa del robot de 7 gdl. Esta función se ha conseguido obtener mediante el cálculo simbólico de MATLAB, por lo que obtener la cinemática inversa no requiere de un gran coste computacional. Además, esta función también tiene en cuenta todas las configuraciones posibles del robot, por lo que se puede escoger eltipo de configuración deseada en las variables de entrada de la función. Por otra parte, se han calculado la matriz jacobiana y la matriz de rigidez cartesiana, también mediante el cálculo simbólico en MATLAB. Esto permite calcular la rigidez del robot en una dirección en función de la configuración. Por último, se ha realizado un estudio de rigidez. En este estudio, se fijan ciertas variables, dejando otras libres, para buscar trayectorias que tengan buena rigidez. Para una posición del robot, se ha conseguido calcular la trayectoria óptima en cuanto a rigidez, aprovechando el grado de libertad extra con el que cuenta el robot.