Espacio de trabajo y singularidades en robots paralelosdesarrollo, análisis y aplicación al robot trepa

Resumen

En esta tesis doctoral se propone una nueva versión del robot paralelo trepador TREPA, para ser utilizado como robot trepador realizando labores de supervisión, y aunque conserva algunas características de su predecesor; la nueva versión presentada posee aspectos de trepado totalmente diferentes, por ejemplo, su predecesor trepaba con su estructura sujeta través de un cilindro, mientras que el proceso de trepado ahora se realiza con el mismo sujeto a través de garras por una estructura reticular. Pero es precisamente por la forma de trepado del robot, que algunos aspectos han debido de replantearse y analizarse con especial cuidado, tales como el espacio de trabajo y la planificación de trayectorias, debido a que existen cambios de plano durante el trepado, y que aun dentro del considerado espacio de trabajo, se encuentran zonas o puntos singulares. El análisis cinemático completo y la construcción del respectivo espacio de trabajo, estan basados en la teoría de Screws, se procedió al planteamiento de la matriz Jacobiana del robot, para construir y delimitar el espacio de trabajo, y realizar además la caracterización de las singularidades que puedan existir, comprobando a través de un prototipo sensorizado construido para tal fin, que aun en posiciones muy extremas, pero requeridas durante la labor de trepar, especialmente al momento de evadir los nodos estructurales, que dichas fuerzas son tolerables, lo cual permitió la verificación de resultados teóricos, así como el desarrollo de un modelo de diseño, con la finalidad experimentar y de plantear el diseño definitivo, realizando las modificaciones pertinentes para el nuevo robot. Algunos modelos matemáticos se replantearon tal como el cálculo de la cinemática directa, por un método sencillo lo que permitió su cálculo en línea, así como también el cálculo del número de condición de la matriz Jacobiana, para en un futuro a través de la teleoperación corregir la Planificación de la trayectoria. Son muchas las ventajas que hacen al robot TREPA, diferente a su predecesor original, pero en esencia es la misma plataforma de tipo Stewart-Gough utilizada como robot trepador, con todas las ventajas que dicha estructura aporta. Se insiste con este tipo de robot de estructura paralela utilizado un robot trepador, debido a ventajas que son ya reconocidas por muchos autores, como por ejemplo: gran capacidad de carga, así como maniobrabilidad en espacios reducidos, etc.