robot comsol

Diseño y estudio físico de brazo robótico, mediante COMSOL Multiphysics

Resumen
En el presente estudio se pretende diseñar un brazo robótico y realizar la simulación en computadora del mismo, utilizando el software COMSOL Multiphysics como herramienta de análisis matemáticos de la física involucrada. Al brazo robótico se le aplicará fuerzas en cada una de las articulaciones, y a partir deestas obtener el comportamiento dinámico, térmico y de estrés de Von Mises.

Palabras clave: articulación, COMSOL, estrés, estudio dinámico, estudio térmico, fuerza.

Introducción
Con la entrada de la globalización en escena, la ciencia y la tecnología han tenido que redoblar esfuerzos para estar en un progreso continuo y al margen de las necesidades que surgen cada vez. Lascomputadoras han ayudado enormemente a ese progreso, y con el desarrollo de nuevas herramientas que utilizan una computadora para desenvolverse se ha visto aún más beneficiado. Uno de los campos en que se ha trabajado es la simulación en computadora, con ellos se logra el análisis y desarrollo de nuevos productos o la optimización de los diseños, sin la necesidad de la construcción de prototipos paraobservar el comportamiento que tendrían ante una determinada física, ahorrando en tiempo, materiales y recursos.
Una de esas herramientas de simulación es COMSOL que es un paquete de software de análisis y resolución por elementos finitos. Por medio de esta herramienta se pueden realizar múltiples análisis de distintas aplicaciones físicas y de ingeniería.
Otro campo que se ha desarrollado y hatenido un auge importante es la robótica, que tiene aportes que van desde la medicina, la industria, el ocio y militar. Para lo que es la industria han ayudado a automatizar reduciendo tiempos de producción, mano de obra y accidentes, mejorando la calidad y precisión en las tareas, manteniendo la industria a la vanguardia del progreso.
Objetivos
Diseñar un brazo robóticobasado en un modelo industrial.
Realizar un estudio de movimiento total y para cada articulación a partir de las fuerzas aplicadas, utilizando la herramienta Multibody Dynamics de CONSOL Multiphysics.
Analizar la trasferencia térmica del brazo robótico, utilizando la herramienta Heat Transfer in Solid de CONSOL Multiphysics.
Obtener las regiones de máximo estrés Von Mises.
Descripción deldiseño.
El robot diseñado para el presente estudio se realizó basado en el robot KR 6 R700 FIVVE (KR AGILUS), el cual posee 5 grados de libertad, una alta precisión y trabajo a altas velocidades, con una capacidad de carga de 6kg, y una altura de 706cm.
Este se utilizó como parámetro en forma y tamaño para diseño del prototipo a estudiar, sin embargo por la forma de análisis del programa COMSOLMultiphysics, la geometría se varió en gran medida resultando en formas más cuadradas y fáciles de computar que las del diseño original, resultando un diseño distinto al original.
El prototipo se diseñó con punta o terminal Chock de taladro, para aplicaciones de taladrado y atornillado, cuenta con una base (articulación 2) sobre la cual puede desplazarse hasta 70 cm, su base circular (articulación1) posee capacidad de giro de 90º en ambos sentidos, el brazo principal (articulación 3) del robot está limitado a 90º de movimiento tanto hacia atrás como hacia el frente, por su parte el bazo secundario (articulación 4) posee una capacidad de movimiento de 105º en ambos sentidos, por último el acople del Chock (articulación 5) puede desplazarse 60 mm para dar el ajuste final de acercamiento ypenetración de taladrado.

Figura 1. Robot diseñado por el grupo de trabajo para el estudio posterior.
Nota: 1* hinge joint 1, 2* prismatic joint 1, 3* hinge joint 2, 4* hinge joint 3, 5* cylindrical joint 1.
Dimensiones
En cuanto a dimensiones este modelo es más reducido que el utilizado como base de diseño, sin embargo debido a su aplicación industrial y a los tamaños estándar de las...