Diseño cinemático y dinámico de un manipulador robótico

Abstract

El presente trabajo aborda el diseño cinemático y dinámico de un manipulador robótico destinado al transporte de objetos entre dos correas transportadoras perpendiculares y en movimiento, situadas a diferentes alturas. Para ello, se analizan conceptos fundamentales de la robótica como la cinemática directa, la cinemática inversa, el uso del jacobiano y la dinámica de manipuladores. Se plantea la metodología necesaria para cumplir los objetivos donde se hablan de todos los programas a utilizar y la forma de utilizarlos. Como herramienta de desarrollo se empleó Autodesk Inventor, lo que permitió diseñar un modelo en 3D. Este diseño considera las especificaciones necesarias para garantizar movimientos precisos y eficientes, calculando los requerimientos de los actuadores y simulando el proceso en un entorno gráfico que incluye detección de colisiones y física del sistema. Ya con esto en consideración se define un algoritmo, el cual, con ayuda de aprendizaje por refuerzo, busca entrenar el modelo, de manera que se pueda mejorar los resultados, la precisión y evitar errores. Los resultados obtenidos muestran la capacidad del manipulador para cumplir con los objetivos planteados, destacando su aplicabilidad en entornos industriales que requieren automatización de tareas complejas. Finalmente, se presentan conclusiones y recomendaciones que buscan contribuir al desarrollo y la implementación de manipuladores robóticos en diversos sectores productivos.

This work addresses the kinematic and dynamic design of a robotic manipulator intended for transporting objects between two perpendicular and moving conveyor belts located at different heights. Fundamental robotics concepts such as forward kinematics, inverse kinematics, the Jacobian, and manipulator dynamics are analyzed. The necessary methodology to achieve the objectives is proposed, detailing all the software tools used and their application. Autodesk Inventor was employed as the development tool, enabling the design of a 3D model. This design considers the specifications required to ensure precise and efficient movements, calculating the actuator requirements and simulating the process in a graphical environment that includes collision detection and system physics. Based on these considerations, an algorithm was defined, which, with the aid of reinforcement learning, seeks to train the model to improve results, enhance precision, and prevent errors. The results demonstrate the manipulator's ability to meet the stated objectives, highlighting its applicability in industrial environments requiring complex task automation. Finally, conclusions and recommendations are presented, aiming to contribute to the development and implementation of robotic manipulators in various productive sectors.