MX2013007743A - Robot paralelo tipo delta reconfigurable redundante. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante para aplicaciones industriales con amplio espacio de trabajo, altos índices de desempeño y alto nivel de versatilidad. Dicho desarrollo consiste de una plataforma fija unida a una plataforma móvil a través de cadenas cinemáticas movidas por actuadores que transmiten el movimiento a la base móvil. El objetivo de esta invención es presentar un robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante, compuesto por una plataforma fija que consta de un elemento fijo y elementos móviles que reconfiguran las dimensiones de la misma. Los actuadores instalados sobre el elemento fijo y los instalados sobre los elementos móviles generan movimientos, ya sean entre sí mismos independientes o no, para los elementos móviles y para las cadenas cinemáticas respectivamente. De esta manera el robot produce múltiples espacios de trabajo, mejorando sus índices de desempeño para cualquier punto alcanzable dentro de tales espacios de trabajo.

Description

ROBOT PARALELO TIPO DELTA RECONFIGURABLE REDUNDANTE OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con la mecánica y con el área de los manipuladores paralelos, más específicos un nuevo mecanismo de cinemática paralela redundante tipo Delta reconfigurable apto para aplicaciones industriales. El cual puede reconfigurar versátilmente las dimensiones de la plataforma fija del mismo, para obtener la posición óptima en función de la rigidez e índices de desempeño.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el estado de la técnica se han presentado manipuladores paralelos reconfígurables modulares, la invención presentada aquí se enfoca en el concepto de reconfiguración por geometría variable. Es decir el robot paralelo de la invención puede redimensionar la plataforma fija del mismo.

Con respecto a los manipuladores serie industriales, el robot paralelo de la invención puede alcanzar un espacio de trabajo competitivo, debido al alto nivel de versatilidad obtenido por el concepto de reconfíguración de su plataforma fija. También el robot de la invención posee mejores índices de desempeño que los otros robots paralelos industriales, a causa de sus múltiples configuraciones que pueden alcanzar un mismo punto.

R. Clavel, publicó el robot paralelo Delta con la patente No. 4,96,586, Dic 1990. El robot Delta consta de una base fija y una móvil que están unidas por tres cadenas eslabonadas.

Dichas cadenas están compuestas por un eslabón unido a otro eslabón de dos barras que forman un paralelogramo y están articuladas por juntas esféricas en sus extremos. Este robot tiene ventajas como: alta rigidez, alta capacidad de carga útil y baja inercia, sin embargo por características estructurales presenta la limitante de una cinemática más complicada y principalmente un espacio de trabajo limitado en relación a los manipuladores series.

La patente No. 5,333,514, Ago. 1994, describe un robot paralelo compuesto por brazos eslabonados sobre una base fija, la cual tiene montados un par de motores uno frente al otro con un determinado espacio para cada brazo. Las limitantes de esta configuración es que no puede incrementar versátilmente su espacio de trabajo, puesto que no tiene la capacidad mecánica para modificar las dimensiones de su plataforma fija o cadenas cinemáticas.

El documento US 201 1/0154936 Al , de Junio 201 1 , describe un robot paralelo con una plataforma fija con un mecanismo de desplazamiento lineal que aleja o acerca las cadenas cinemáticas entre sí. Esto es posible por el desplazamiento de estas sobre la carrera de dicho mecanismo. La limitante de este mecanismo es que se mueve en un solo plano, además su configuración es completamente distinta a la propuesta en la presente invención.

Un robot paralelo de cuatro grados de libertad se presenta en No. US 7,735,390 B2, el cual consta de cuatro cadenas cinemáticas paralelas entre sí y con una plataforma móvil en forma de paralelogramo plano. Este robot puede alcanzar alta rigidez, altas velocidades y aceleraciones. Sin embargo al igual que los otros robots mencionados, este mecanismo tiene un espacio de trabajo de volumen constante, ya que su estructura no le permite generar múltiples espacios de trabajo como lo hace el mecanismo de la invención presentada.

La patente No. US 2008/0262653 Al detalla un robot paralelo con movimientos desacoplados sobre el plano vertical y horizontal, con el objetivo de incrementar la capacidad de carga. No obstante, su espacio de trabajo es muy limitado y esto no lo hace apto para aplicaciones industriales En EP 2221 153 Al se describe un robot paralelo reconfigurable modular que consiste en 4 cadenas cinemáticas que unen una plataforma fija con actuadores prismáticos a una plataforma móvil. Dicho mecanismo tiene la capacidad de cambiar la posición y orientación de sus actuadores prismáticos (horizontal, vertical o inclinados) y modificar la forma y tamaño de su plataforma fija, de modo que puede modificar su espacio de trabajo.

Sin embargo, para que este mecanismo pueda reconfigurarse es necesario reinstalarlo manualmente para cada configuración que pueda tener. Esto lo pone en desventaja puesto que no se reconfigura automáticamente ni en tiempo real, además de que su estructura es más compleja y ocupa mayor espacio en relación al mecanismo de la presente invención.

Otras patentes No. US 2010/0263471 Al y No. US 2012/0079908 Al , protegen modificaciones a una plataforma móvil de robots paralelos, la cual incluye un actuador. Por lo tanto, estos mecanismos difieren de la presente invención por no poseer la capacidad de generar múltiples espacios de trabajo por lo que no mejoran su desempeño.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El manipulador paralelo tipo Delta reconfigurable redundante de la presente invención, posee una plataforma fija compuesta de un elemento fijo y elementos móviles actuados, los cuales modifican las dimensiones de dicha plataforma fija. Esto produce un espacio de trabajo más amplio, alto nivel de versatilidad, el incremento de la rigidez y mejoramiento de los índices de desempeño del robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante para aplicaciones industriales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS FIGURA 1 muestra el concepto del robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante de la invención, FIGURA 2 vista superior de la plataforma fija del robot paralelo tipo Delta.

FIGURA 3 vista general de la plataforma fija y motores.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Desde la FIG. 1 hasta la FIG. 3 es presentado el robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante. Este robot cuenta con una plataforma fija (1) compuesta por un elemento fijo (2) y por elementos móviles ejemplificados como escuadras (2a, 2b, 2c). Tales elementos móviles que están detallados en la FIG. 2, reconfiguran las dimensiones de dicha plataforma fija cuando son movidos por unos motores (7a, 7b, 7c), los cuales están instalados en un elemento fijo (2) de dicha plataforma fija (1).

Los motores (7a, 7b, 7c) producen un movimiento vertical en los elementos móviles, los cuales pueden desplazarse de 90° hasta -90° sobre la horizontal y sin colisionar entre sí mismos, esto permite a este robot tipo Delta redundante obtener un amplio espacio de trabajo proporcionalmente superior a los robots paralelos industriales actuales y comparable con los robots serie industriales, además de un alto nivel de rigidez y versatilidad.

Este robot tipo Delta reconfigurable redundante también consta de una plataforma móvil (5) que está unida a la plataforma fija (1) por cadenas cinemáticas. Estas cadenas cinemáticas se componen de eslabones (3a, 3b, 3c) que se instalan en un punto lateral de cada elemento móvil (2a, 2b, 2c) y de eslabones en forma de paralelogramos (4a, 4b, 4c). Dichos paralelogramos están articulados por las juntas (6) en sus extremos. En el centro de la plataforma móvil (5) se puede instalar cualquier efector final, según la aplicación industrial que vaya ser desempeñada.

Los motores (7d, 7e, 7f) que se instalan en los elementos móviles, transmiten movimiento a la plataforma móvil (5) a través de las cadenas cinemáticas, de modo que sus movimientos no dependen de los movimientos producidos por los motores (7a, 7b, 7c), mostrados en la FIG. 2, es decir, el robot de la invención puede alcanzar un punto dentro de su espacio de trabajo incluso cuando los motores (7a, 7b, 7c) estén estáticos.

En la FIG. 3 se muestra la posición de todos los motores en el robot paralelo redundante. Los motores (7a, 7b, 7c) pueden generar movimientos simultáneos o totalmente independientes a los motores (7d, 7e, 7f). De modo que el robot tipo Delta reconfigurable redundante puede tomar varias configuraciones para alcanzar un mismo punto en el espacio de trabajo del mismo, a fin de obtener el mayor espacio de trabajo, mejor rigidez y mejores índices de desempeño para determinada tarea. Así mismo, los motores (7a, 7b, 7c) pueden realizar movimientos simultáneos o independientes entre sí.

El robot reconfigurable redundante genera múltiples espacios de trabajo, que dependen principalmente por las posiciones de los elemento móviles (2a, 2b, 2c). Es decir, en cualquier posición estática de estos existirá un volumen de espacio de trabajo definido generalmente por el rango de movimiento de los eslabones (3a, 3b, 3c) y por las dimensiones de toda la cadena cinemática. Sin embargo dicho volumen, puede ser reducido o incrementado significativamente moviendo simultáneamente o independientemente los elementos móviles (2a, 2b, 2c) de la plataforma fija (1).

De la misma manera, es posible mejorar significativamente los índices de desempeño del robot en base a las múltiples configuraciones de la plataforma fija (1), debido al alto nivel de versatilidad del robot reconfigurable redundante.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES Un robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante que se caracteriza por contar con una plataforma fija (1) que reconfigura sus dimensiones de manera versátil y sencilla, la cual consta de un elemento fijo (2) y elementos móviles (2a, 2b, 2c) ubicados en los extremos del elemento fijo (2) los cuales son actuados por tres motores (7a, 7b, 7c), donde dichos motores (7a, 7b, 7c) se instalan en el extremo distal del elemento fijo (2). Tales elementos móviles (2a, 2b, 2c) reconfiguran las dimensiones de la plataforma fija (1), la cual está unida a una plataforma móvil (5), dicha unión se da mediante cadenas cinemáticas formadas por brazos (3a, 3b, 3c), mismo que están unidos a paralelogramos (4a, 4b, 4c) y están articuladas por juntas rotacionales (6), finalmente dichas cadenas cinemáticas son accionadas por actuadores (7d, 7e, 7f) que se instalan en el extremo distal de cada elemento móvil (2a, 2b, 2c). El robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante de la reclamación 1 , en donde el elemento fijo y los elemento móviles de la plataforma fija pueden tener cualquier forma geométrica, pero preferentemente el elemento fijo puede tener forma triangular y los elemento móviles pueden tener forma de L. El robot paralelo tipo Delta reconfigurable redundante de la reclamación 2, en donde cada elemento móvil es accionado por motores instalados en el elemento fijo, para generar la reconfiguración de la plataforma fija. Además en un extremo de cada elemento móvil está instalado un motor que genera el movimiento de cada cadena cinemática. 4. El robot paralelo tipo Delta reconfígurable redundante de la reclamación 1 , en donde el movimiento generado para los elementos móviles y el movimiento generado para las cadenas cinemáticas, pueden ser independientes o simultáneos entre sí. 5. El robot paralelo tipo Delta reconfígurable redundante de la reclamación 4, en donde los movimientos generados para cada uno de los elementos móviles, pueden ser simultáneos o independientes entre sí. 6. El robot paralelo tipo Delta reconfígurable redundante de la reclamación 4, en donde los movimientos generados para cada una de las cadenas cinemáticas, pueden ser simultáneos o independientes entre sí. 7. El robot paralelo tipo Delta reconfígurable redundante de la reclamación 1 , en donde existirá un elemento móvil correspondiente a cada cadena cinemática.