Publication: Automatización de un banco de ensayos para la evaluación de articulaciones robóticas flexibles
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Publication date
2016-03
Defense date
2016-03-07
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Uno de los mayores riesgos de los robots que comparten el espacio de trabajo con el hombre reside en la posibilidad de una colisión inesperada con éste. Son imprescindibles sistemas intrínsecamente seguros que permitan garantizar la seguridad incluso en estos casos. Los primeros trabajos realizados en este sentido, incluyen los actuadores de rigidez variable (VSA, por sus siglas en inglés: Variable Stiffness Actuator). Estos sistemas buscan reducir la fuerza generada en un impacto mediante la adición de un mayor grado de flexibilidad en la estructura del robot. En este estudio, se ha ensayado con los prototipos AVASTT (Actuator with Variable Stiffness and Torque Thresold) y MMJS (Mechanism of Multiple Joint Stiffness); dos nuevos VSA, cuyos diseños conceptuales los diferencian del resto de actuadores conocidos.
Para ello, el trabajo de fin de grado que se presenta a continuación, se centró en el diseño, construcción e implementación de la automatización de un banco de ensayos para ambos dispositivos. Contando con el mecanismo ya instalado, se planteó tanto la lógica del control electrónico como la adquisición de los datos procedentes de la instrumentación necesaria para que ambos mecanismos pudieran mantenerse totalmente rígidos mientras no se sobrepasara un cierto valor de carga umbral, siendo este umbral ajustable, según las necesidades de la operación a realizar por el robot.
Para la consecución de dicho objetivo, se utilizó como base el programa LabVIEW, una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje de programación visual gráfico. Los elementos principales para los que se diseñó el control mencionado fueron los motores instalados para el movimiento principal del robot y la variación de la rigidez; los diferentes acelerómetros integrados tanto en el robot, como en la zona de colisión; los encoders magnéticos para la medición de desplazamientos relativos, y un sensor de fuerza/par para la medida de momentos en la zona de pruebas. Para la correcta monitorización de la abundante información relativa al control, así como la procedente de los diferentes instrumentos de medida, se diseñó un HMI (Human Machine Interface) de interactuación con el banco.
Por último, se realizaron dos tipos de ensayos. Uno destinado a comprobar el correcto control automático diseñado para el banco, y otro orientado a la obtención de datos al producirse un impacto, con el objetivo de estudiar la contribución de los parámetros característicos del diseño de uno de los actuadores en el daño producido sobre la cabeza de una persona y sobre el propio robot.
Description
Keywords
Robótica, Control automático, Interfaces de usuario, Articulaciones robóticas flexibles, LabVIEW (Programa de aplicación)