Cinemática y Dinámica teórica y computacional de mecanismos y robots paralelos Research groups

Las actividades desarrolladas por el grupo se centran por un lado, en la Cinemática y la Dinámica teórica y computacional de mecanismos y robots paralelos, y por otro, en el desarrollo de aplicaciones industriales de sistemas mecánicos y de robótica paralela. En concreto, se han estudiado manipuladores con movilidad restringida pero mixta, es decir, manipuladores que poseen movimientos acoplados de traslación y rotación, y que por consiguiente, generan movimientos helicoidales. Dichos movimientos son especialmente complejos, sobre todo cuando hay, al menos, 2 grados de libertad de rotación, en cuyo caso, sus correspondientes direcciones son variables en el espacio de trabajo del manipulador. Por otro lado, se ha incluido como característica adicional en estas máquinas una alta capacidad dinámica, lo que ha llevado a estudiar las denominadas MAST o mesas excitadoras multiaxiales. El diseño de estas máquinas requiere la incorporación de criterios como la destreza, el análisis de modos y frecuencias, y el dimensionamiento de los accionamientos. La dinámica tanto del sistema mecánico como del propio sistema de accionamientos, exige realizar un diseño mecatrónico integral de la máquina.
Últimamente se están desarrollando, a nivel macro, diversos mecanismos flexibles de morfología serie, inspirados en la naturaleza, para aplicaciones que precisan gran maniobrabilidad. Estos mecanismos son capaces de adoptar curvaturas complejas en entornos con obstáculos, y adaptarse a objetos de forma prensil como un tentáculo. También, el sector de la salud es un ámbito en el que están surgiendo muchas de estas innovaciones por la necesidad de miniaturización de sistemas y por la tendencia hacia intervenciones mínimamente invasivas. Dentro de esta línea de trabajo estamos planteando como novedad: conjugar morfologías paralelas planas y espaciales de varios grados de libertad con elementos flexibles. El objeto es desarrollar una nueva generación de máquinas flexibles con un número reducido de componentes, sin juntas cinemáticas, con una fabricación y montaje simplificados y bajas necesidades de mantenimiento (sin lubricación). Además, se busca un mayor rango angular de movimiento, un incremento de la rigidez de forma controlada, el control de vibraciones, y una flexibilidad adecuada a la posibilidad de interacción segura con personas.
Por otro lado, tradicionalmente, el diseño de sistemas robóticos se ha enfocado a conseguir modelos robustos y eficientes, optimizados para una tarea concreta. Sin embargo, a finales del siglo pasado, empezó a abrirse camino la idea de diseñar máquinas y mecanismos capaces de adaptarse a diversas tareas, ofreciendo una mayor flexibilidad y versatilidad. En definitiva, se trata de conseguir sistemas multioperacionales, de manera que los robots sean susceptibles de variar su configuración para abordar múltiples tareas. En la actualidad, se ha abierto la oportunidad tecnológica para diseñarlos e implantarlos en ámbitos como el campo aeronáutico y eólico (montaje de bajas series de grandes componentes), tareas flexibles de empaquetado y doblado, estructuras y antenas desplegables, aplicaciones biomédicas y de rehabilitación. Con este objetivo en mente, el grupo ha iniciado una línea de investigación enfocada en desarrollar una metodología de diseño modular de manipuladores reconfigurables de topología variable. Se trata de generar diferentes patrones de movimiento en su plataforma móvil mediante cadenas cinemáticas reconfigurables de 6 grados de libertad. Esta característica se logra bloqueando algunos de los actuadores del manipulador. De esta forma, se obtendrá una máquina más simple desde el punto de vista operativo. Al utilizar un menor número de actuadores en cada uno de los modos de operación, el manipulador trabajará con una cinemática más sencilla, y por lo tanto, con un control más rápido y eficiente. Como es habitual en el grupo, estos desarrollos se irán implementando en el software de desarrollo propio GIM.

Research lines:

- Cinemática Teórica y Computacional de Mecanismos
- Diseño modular de manipuladores paralelos reconfigurables de topología variable
- Máquinas de Cinemática paralela ultraflexibles
- Aplicaciones Industriales de Sistemas Mecánicos y Robótica paralela

Ikerketa eremua

Engineering & Technology

Erakundea
University of the Basque Country (UPV/EHU)
RIS3 lehentasunak
  • Advanced manufacturing
Ikertzaile nagusia
Hernández Frías, Alfonso
Helbidea
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE BILBAO
Nola iritsi