An approach for optimal dimensional synthesis of a 5R parallel robot for a CNC X-Y cutter
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Description
Planar robots can perform industrial tasks such as CNC X-Y cutter. Among them, the 5R two-degrees-of-freedom (2-DoF) planar parallel robot can become a useful conceptual design. Parallel robots are made of several closed kinematic chains, which gives them a structure enabling to bear more payload. These robots present the advantages of better load/size capacity, speed, rigidity and precision, while their main drawback is the limited workspace. The paper aim to design the 5R-2DoF parallel robot so that its reachable workspace will be maximum and also with optimal dexterity. In this sense, we take advantage of the Genetic Algorithms (GA) in order to develop an approach for optimal design of the robot. The paper shows a path to follow to design the robot taking into account a maximum workspace with dexterity. We present two study cases to test the performance of the proposed approach.
Los robot planos pueden realizar tareas industriales como el corte X-Y. En este sentido, el robot paralelo plano de 2 Grados de Libertad (GdL) y 5 pares de revoluta (R) puede ser empleado como concepto de diseño. Un robot paralelo está conformado por varias cadenas cinemáticas cerradas, lo que le da una estructura que permite una mejor distribución de las cargas soportadas. Los robots paralelos presumen características ventajosas en cuanto a la relación peso del robot y peso de la carga soportada, tienen mayor velocidad, rigidez y precisión. Como principal contrapartida, los robots paralelos tienen un espacio de trabajo reducido. En este trabajo, se busca diseñar un robot plano de 2GdL 5R de forma tal que su espacio de trabajo sea el máximo posible y que además presente óptima destreza. Para ello, se toma ventaja de la técnica de optimización Algoritmos Genéticos (AG) y se desarrolla un procedimiento numérico para optimizar el espacio de trabajo y la agilidad con que el robot puede moverse (destreza). Dos casos de estudio ejemplifican la implementación del procedimiento propuesto.
Los robot planos pueden realizar tareas industriales como el corte X-Y. En este sentido, el robot paralelo plano de 2 Grados de Libertad (GdL) y 5 pares de revoluta (R) puede ser empleado como concepto de diseño. Un robot paralelo está conformado por varias cadenas cinemáticas cerradas, lo que le da una estructura que permite una mejor distribución de las cargas soportadas. Los robots paralelos presumen características ventajosas en cuanto a la relación peso del robot y peso de la carga soportada, tienen mayor velocidad, rigidez y precisión. Como principal contrapartida, los robots paralelos tienen un espacio de trabajo reducido. En este trabajo, se busca diseñar un robot plano de 2GdL 5R de forma tal que su espacio de trabajo sea el máximo posible y que además presente óptima destreza. Para ello, se toma ventaja de la técnica de optimización Algoritmos Genéticos (AG) y se desarrolla un procedimiento numérico para optimizar el espacio de trabajo y la agilidad con que el robot puede moverse (destreza). Dos casos de estudio ejemplifican la implementación del procedimiento propuesto.
Keywords
Parallel robot, genetic algorithm, optimization, dexterity, Robot paralelo, algoritmo genético, optimización, destreza