Simulador de brazo robótico serviría para aplicaciones de manufactura inteligente

El simulador de brazo robótico fue creado por estudiantes de Ingeniería Mecatrónica de la de Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede de La Paz, con el acompañamiento de profesor Juan Vaca, investigador en Biotecnología, quien afirma que “desarrollos como este pueden hacer que los procesos industriales sean más rápidos y eficientes”.

“En la actualidad se habla de la industria de los ‘gemelos inteligentes’ o ‘gemelos digitales’; así, cuando el robot físico se utilice en un laboratorio, empresa o planta de producción, aunque tenga fallas, estas se puedan detectar y solucionar mediante el dispositivo del simulador”.

En un futuro se podrían hacer funciones de carga, que ahora se hacen hasta cierto peso, por las limitantes físicas. También serviría en la industria automotriz como ensamblaje o soldadura, entre otras áreas.

El diseño de los estudiantes Esteban Andrés Rodríguez Meléndez y Andrés Felipe Torrijos Herazo, de Ingeniería Mecatrónica de la UNAL Sede de La Paz, incluye 4 grados de libertad, o sea que tiene 4 articulaciones como las de los humanos.

“El brazo va desde el hombro hasta el codo, desde el codo hasta la muñeca, y luego se abre a las manos y a las falanges, donde cada separación es una articulación. El brazo robótico tiene 4 grados de libertad (hombro, codo, muñeca y dedos), gracias a los cuales se pueden mover estas articulaciones, o sea que tienen libertad”, explica el profesor Vaca, de la asignatura de Servomecanismos.

El proyecto está en su etapa inicial: se programa en el computador y hace los movimientos que el usuario le programe.

El desarrollo tiene dos aspectos importantes: por una parte, el diseño del robot y su programación, o la simulación de cómo va a funcionar, que se hizo mediante el software Fusion 360; aunque aquí se hace el diseño del robot (cómo se verá físicamente), y de allí se pueden hacer análisis tanto de su funcionamiento con carga como de resistencia, para simular el movimiento se utilizó la plataforma MatLab.

“Aunque el modelo de los estudiantes no es propiamente un gemelo digital, se podría trabajar en ello. La ventaja de los gemelos digitales es que cuando el robot físico falla, la falla se pueda detectar y corregir con inteligencia artificial. Con el robot físico se pueden corregir errores en tiempo real”, precisa el docente.

Por su parte, los jóvenes investigadores manifestaron que “para lograr que un robot realice una tarea de la manera más precisa posible se requiere de varios elementos: los actuadores, encargados de generar la fuerza para darle movimiento a las piezas mecánicas del manipulador; los sensores, que permiten medir las características del mundo que rodea al robot”.

“También son indispensables los modelos cinemáticos para evaluar la posición y orientación del extremo; los generadores de trayectoria, que incluyen los valores de posición, velocidad, tiempo invertido y tipo de trayectoria, entre otros aspectos fijados por el usuario, el tipo de control implementado que puede ser adaptivo, predictivo o calculado, entre otros”.

Según los estudiantes, su simulación del brazo robótico en la interfaz Simulink ofrece una herramienta poderosa y versátil para diseñar y analizar sistemas robóticos. “Al modelar y simular el comportamiento del brazo robótico en un entorno virtual, los ingenieros pueden evaluar su desempeño, optimizar su diseño y validar su funcionamiento antes de la implementación física”.

“La capacidad de definir trayectorias programables en Simulink permite estudiar el movimiento del brazo, analizar su cinemática y dinámica, y ajustar los parámetros para lograr un rendimiento óptimo”.

Simulink proporciona una representación visual y detallada de la interacción entre los diferentes componentes del brazo robótico, lo que facilita el análisis y la identificación de posibles problemas o mejoras. Además permite realizar pruebas en diferentes escenarios y condiciones, lo que proporciona una mayor comprensión del comportamiento del brazo robótico en situaciones reales.