Poda de Modelos Cinemáticos: Una Técnica de Optimización de Diseño para la Optimización Simultánea de Topología y Geometría
Autores: Gamper, Hannes; Luthi, Adrien; Gattringer, Hubert; Mueller, Andreas; Di Castro, Mario
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Poda de Modelos Cinemáticos: Una Técnica de Optimización de Diseño para la Optimización Simultánea de Topología y Geometría
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Optimización del diseño
Manipuladores robóticos
Técnica de poda del modelo cinemático
Grado de libertad
Posición del efector final
Colisiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un método para optimizar el diseño de manipuladores robóticos utilizando una novedosa técnica de poda de modelos cinemáticos. La optimización parte de un enlace candidato predefinido que consiste en una topología y geometría iniciales. Permite optimizar simultáneamente el grado de libertad, las longitudes de los enlaces y otros criterios de rendimiento cinemático o dinámico, mientras habilita al manipulador para seguir la posición deseada del efector final y evitar colisiones con el entorno o consigo mismo. Los métodos actuales para la optimización del diseño dependen de marcos dedicados y complejos, y resuelven la optimización del diseño solo como problemas desacoplados entre sí en problemas de optimización separados. El método propuesto solo requiere la introducción de una función simple, llamada función de poda, como función objetivo de un problema de optimización. La función de poda introducida transforma un problema de optimización de topología discreta en un problema continuo que luego puede resolverse simultáneamente con otros objetivos continuos, utilizando esquemas de optimización disponibles. Se presentan dos aplicaciones: la optimización de un manipulador para la inspección de cavidades de radiofrecuencia y un manipulador para el mantenimiento dentro del futuro colisionador circular (FCC).
Descripción
Este documento presenta un método para optimizar el diseño de manipuladores robóticos utilizando una novedosa técnica de poda de modelos cinemáticos. La optimización parte de un enlace candidato predefinido que consiste en una topología y geometría iniciales. Permite optimizar simultáneamente el grado de libertad, las longitudes de los enlaces y otros criterios de rendimiento cinemático o dinámico, mientras habilita al manipulador para seguir la posición deseada del efector final y evitar colisiones con el entorno o consigo mismo. Los métodos actuales para la optimización del diseño dependen de marcos dedicados y complejos, y resuelven la optimización del diseño solo como problemas desacoplados entre sí en problemas de optimización separados. El método propuesto solo requiere la introducción de una función simple, llamada función de poda, como función objetivo de un problema de optimización. La función de poda introducida transforma un problema de optimización de topología discreta en un problema continuo que luego puede resolverse simultáneamente con otros objetivos continuos, utilizando esquemas de optimización disponibles. Se presentan dos aplicaciones: la optimización de un manipulador para la inspección de cavidades de radiofrecuencia y un manipulador para el mantenimiento dentro del futuro colisionador circular (FCC).