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Síntesis Óptima de un Mecanismo de Cinco Barras Basada en Espacios de Trabajo Libres de Singularidades con Formas Predefinidas

Autores: Erwin-Christian, Lovasz; Valentin, Ciupe; Tivadar, Demjen; Alexandru, Oarcea; Elida-Gabriela, Tulcan; Melania-Olivia, Sandu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Síntesis Óptima de un Mecanismo de Cinco Barras Basada en Espacios de Trabajo Libres de Singularidades con Formas Predefinidas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Mecanismo de cinco barras
Método de síntesis óptima
Espacio de trabajo hábil sin singularidades
Coeficiente supraunitario
Manipulabilidad
Rigidez

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El mecanismo de cinco barras, utilizado en forma de un manipulador plano, se beneficia de una fácil controlabilidad y estructuras cinemáticas relativamente simples, lo que significa que puede ser utilizado en varias aplicaciones en robótica, rehabilitación y dispositivos hápticos, entre otros. Este artículo propone un método de síntesis óptima para un mecanismo de cinco barras simétrico del tipo 5-RRRRR, con un espacio de trabajo hábil libre de singularidades, basado en espacios de trabajo con formas predefinidas, como cuadrados, rectángulos, triángulos, círculos y elipses. Las condiciones de síntesis, para evitar singularidades, se dan como inecuaciones, que pueden ser sustituidas por un sistema de ecuaciones, introduciendo el coeficiente supraunitario, k. Las soluciones analíticas del sistema de ecuaciones resultante permiten el cálculo de las longitudes de los eslabones del mecanismo de cinco barras. El método de optimización proporciona el valor óptimo del coeficiente supraunitario, con el fin de obtener un valor máximo para el ángulo de transmisión de entrada mínimo y un valor mínimo para el tamaño del manipulador. En este artículo, los autores presentan un enfoque analítico para la síntesis óptima de un mecanismo de cinco barras simétrico para diferentes formas de espacio de trabajo, con la misma superficie y coordenadas en términos del centro de masa, así como las longitudes de los eslabones resultantes. En cuanto a los ejemplos numéricos, los autores consideraron y compararon índices de rendimiento, como la manipulabilidad, el número de condición y la rigidez. Los ejemplos considerados mostraron que un espacio de trabajo con forma de triángulo equilátero logró una mayor manipulabilidad global, un espacio de trabajo con forma de cuadrado logró una mayor destreza global y el ángulo de transmisión de entrada mínimo, y los espacios de trabajo circulares lograron la mayor rigidez media y tamaño total de superficie. Se observó que el método de síntesis genera estructuras que son adecuadas para espacios de trabajo hábiles libres de singularidades, con valores de rigidez no nulos.

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