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Introducción
Entre las tareas típicas que son realizadas por los sistemas de alma-
cenaje se pueden mencionar el movimiento de un efector-final hacia el
objeto a ser trasladado, la sujeción de dicho objeto, el traslado del objeto
a una posición específica y, por último, la liberación del objeto. La auto-
matización de estas tareas ha permitido el desarrollo de sistemas robóticos
que, comparados con las operaciones manuales, han logrado la optimiza-
ción del espacio de trabajo, el mejoramiento del flujo de material y una
reducción significativa de errores de posicionamiento. Sin embargo, la
creciente demanda de los requerimientos de productividad han motivado
la búsqueda de diseños que aseguren que el traslado de los objetos sea de
una manera suave, rápida y precisa, con un mínimo consumo de energía.
Los movimientos suaves reducen la generación de vibraciones, evitando
los cambios bruscos que podrían dañar los motores, y que ocasionarían
que el objeto se suelte del efector final. Los movimientos a altas velocida-
des reducen los tiempos de traslados y en consecuencia los costos operati-
vos, y el posicionamiento preciso de los objetos a posiciones predefinidas
facilita el agarre y el depósito de los objetos.
Entre los sistemas robóticos tradicionales utilizados en los procesos
automatizados de almacenamiento, se encuentran los llamados robots de
coordenadas cartesianas o robots tipo pórtico, constituidos básicamente
de eslabones rígidos. Aunque estos sistemas robóticos son populares en
aplicaciones industriales por su versatilidad y alta capacidad de cubrir
grandes distancias, el movimiento de sus elementos rígidos requiere del
uso de costosos sistemas de potencia y de actuación.
Los robots activados por cables se han convertido en una solución al
problema planteado anteriormente, al sustituir los elementos rígidos por
elementos flexibles. El uso de elementos flexibles (cables o cordones)
permite en principio reducir el peso de los elementos móviles y en con-
secuencia la generación de movimientos rápidos en grandes espacios de
trabajo. Entre los robots activados por medio de cables más representati-
vos se encuentran el NIST RobotCrane (Albus, Bostelman y Dagalakis,
1993), Skycam (Cone, 1985), el IPANEMA (Miermeister y Pott, 2010),
y el Deltabot (Behzadipour, Dekker, Khajepour y Chan, 2003). El NIST
RobotCrane es un robot tipo grúa. El Skycam es una cámara suspendi-
da por medio de cuatro cables. El IPANEMA es un robot espacial que
utiliza ocho cables actuados. El Deltabot combina la flexibilidad de seis
cables y la rigidez de un elemento neumático.
Estos robots son comúnmente clasificados en base a cómo su efector
final es restringido con respecto a la plataforma estática, específicamen-
te los llamados robots incompleta y completamente restringidos. Los
robots incompletamente restringidos o tipo grúa (Figura 1), se caracteri-
zan por la forma en que los cables son distribuidos alrededor del efector
final, necesitando de la fuerza de gravedad para asegurar su posición.
Por otro lado, los robots completamente restringidos dependen ente-
ramente de la distribución de sus cables para fijar una posición del efec-
tor final. En ambas situaciones se debe tener en cuenta que los cables
solo trabajan bajo tensión y, por lo tanto, es necesario la colocación de
cables extras que actúen en forma antagonista incrementando su número
en comparación con los eslabones rígidos. Bajo estas circunstancias, es
indispensable conocer las variaciones de las tensiones de los cables para
cada posición alcanzable del efector final, previniendo de la pérdida del
control del efector final. Así, diferentes configuraciones han sido pro-
puestas para encontrar un balance entre alcanzar las máximas distancias
mientras se mantiene la tensión en los cables con la mínima energía.
Algunos autores (Ming y Higuchi,1994; Kawamura, Choe, Tanaka, y
Pandian, 1995; Maeda, Tadokoro, Takamori, Hiller, y Verhoeven, 1999)
basan sus estudios en determinar la óptima ubicación de los puntos de
conexión tanto en el efector final y la plataforma estática con el máximo
número de grados de libertad, mientras otros (Behzadipour y Khajepour,
2005; Lim, Yeo, Yang, y Mustafa, 2009; Castelli, Ottaviano, y Gonzá-
lez, 2010), lo buscan con el número mínimo suficiente para realizar la
tarea deseada.
En este artículo, se presenta el desarrollo de la propuesta de dise-
ño de un sistema robótico activado por cables, cuya disposición óptima
permite al efector final alcanzar un máximo de posiciones controlables
dentro de un área rectangular permisible con un mínimo de energía en
los actuadores.
Figura 1. Componentes generales
del sistema robótico propuesto.
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