Modelado y Análisis del Robot Continuo de Bisagra de Flexión Ramificada de Spital con Rigidez Ajustable
Autores: Ma, Nan; Monk, Stephen; Cheneler, David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado y Análisis del Robot Continuo de Bisagra de Flexión Ramificada de Spital con Rigidez Ajustable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Robots de continuo
Grados de libertad
Rigidez
Rendimiento mecánico
Modelo cinetostático
Rigidez ajustable.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Los robots continuos se están utilizando cada vez más en aplicaciones industriales y médicas debido a su alto número de grados de libertad (DoF), gran espacio de trabajo y su capacidad para operar de manera hábil. Sin embargo, la precisión posicional de los robots continuos convencionales con una estructura de columna vertebral suele ser baja debido a la baja rigidez de los cables/tendones de conducción, que a menudo son largos. Aquí, este problema se ha resuelto integrando mecanismos adicionales con rigidez ajustable dentro del robot continuo para mejorar su rigidez y rendimiento mecánico, lo que permite operarlo con alta precisión y grandes cargas útiles. Para apoyar la predicción del rendimiento mejorado del robot continuo de rigidez ajustable, se desarrolló un modelo cinetostático considerando las cargas internas generalizadas que son causadas por la deformación del mecanismo de bisagra de flexión y el refuerzo estructural causado por las cargas externas en el efector final. Finalmente, se realizaron experimentos en prototipos físicos de robots continuos de 2-DoF y 6-DoF para validar el modelo. Se encontró que el modelo cinetostático propuesto valida las observaciones experimentales con una desviación promedio del 9.1% y 6.2% para los robots continuos de 2-DoF y 6-DoF, respectivamente. También se encontró que la precisión cinemática de los robots continuos puede mejorarse en un factor de 32.8 al agregar los mecanismos de rigidez ajustable.
Descripción
Los robots continuos se están utilizando cada vez más en aplicaciones industriales y médicas debido a su alto número de grados de libertad (DoF), gran espacio de trabajo y su capacidad para operar de manera hábil. Sin embargo, la precisión posicional de los robots continuos convencionales con una estructura de columna vertebral suele ser baja debido a la baja rigidez de los cables/tendones de conducción, que a menudo son largos. Aquí, este problema se ha resuelto integrando mecanismos adicionales con rigidez ajustable dentro del robot continuo para mejorar su rigidez y rendimiento mecánico, lo que permite operarlo con alta precisión y grandes cargas útiles. Para apoyar la predicción del rendimiento mejorado del robot continuo de rigidez ajustable, se desarrolló un modelo cinetostático considerando las cargas internas generalizadas que son causadas por la deformación del mecanismo de bisagra de flexión y el refuerzo estructural causado por las cargas externas en el efector final. Finalmente, se realizaron experimentos en prototipos físicos de robots continuos de 2-DoF y 6-DoF para validar el modelo. Se encontró que el modelo cinetostático propuesto valida las observaciones experimentales con una desviación promedio del 9.1% y 6.2% para los robots continuos de 2-DoF y 6-DoF, respectivamente. También se encontró que la precisión cinemática de los robots continuos puede mejorarse en un factor de 32.8 al agregar los mecanismos de rigidez ajustable.