Trayectorias de máxima rigidez de un robot redundante actuando como soporte en el mecanizado de paredes delgadas

Abstract

[EN] The precision of a robot is linked to its stiffness. Compared with traditional machine tools, industrial robots have large workspace as an advantage, but low stiffness as a disadvantage. Furthermore, stiffness has a high dependence and variability on the robot's posture or configuration. Hence, a stiffness analysis of robots is necessary, which is evaluated by means of the stiffness matrix. In this paper, a stiffness analysis of a serial robot is presented. Given the diversity of representative indices extracted from the stiffness matrix, it is proposed the use of an index that takes into account the direction of the loads supported by the robot and the direction in which it is desired that the robot provides stiffness in the specific application. Then, the stiffness index has been used to move the robot to configurations that improve stiffness, which is possible in applications where the robot has at least one redundant degree-of-freedom (DOF). The methodology has been applied to a 7-DOF robot used as a support robot in thin-wall machining. Since only 5 GDLs are needed to define the trajectory, 2 reduntant GDLs are used to improve the stiffness.

[ES] La precisión de un robot está ligada a su rigidez. En comparación con la máquina herramienta tradicional, los robots industriales tienen un gran espacio de trabajo como ventaja, pero una rigidez reducida como desventaja. Además, la rigidez tiene una gran dependencia y variabilidad con la postura o configuración del robot. De ahí que resulte necesario un análisis de rigidez de los robots, que se evalúa mediante la matriz de rigidez. En este trabajo se presenta un análisis de rigidez de un robot serie. Ante la diversidad de índices representativos extraídos a partir de la matriz de rigidez, se ha propuesto el uso de un índice que tenga en cuenta la dirección de las cargas que soporta el robot y la dirección en que se desea que el robot aporte rigidez en la aplicación específica. Asimismo, se ha utilizado el índice de rigidez para llevar el robot a configuraciones que mejoren la rigidez, hecho que resulta posible en aplicaciones en las que el robot tiene al menos un grado de libertad (GDL) redundante. La metodología se ha aplicado a un robot de 7 GDL utilizado como robot de soporte en el mecanizado de paredes delgadas. Dado que para definir latrayectoria únicamente son necesarios 5 GDL, se utilizan 2 GDL reduntantes para mejorar la rigidez.