Cinemática inversa de robot serial utilizando algoritmo genético basado en MCDS

• Vaca González, Juan Jairo ^[1] ; Peña Caro, Cristhian Andrés ^[1] ; Vacca González, Harold ^[2]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Colombia

     
• Localización: Tecnura: Tecnología y Cultura Afirmando el Conocimiento, ISSN-e 2248-7638, ISSN 0123-921X, Vol. 19, Nº. 44, 2015, págs. 33-46
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Inverse kinematics of a serial robot using SDKM- based genetic algorithm
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• Resumen
  • español

    Los robots manipuladores seriales son herramientas eficaces para realizar tareas repetitivas y de precisión en la industria, siempre que se comprenda la cinemática involucrada en el posicionamiento y orientación del efector final. Este artículo presenta una metodología para resolver el problema cinemático inverso de un robot serial (Melfa RV-2A) utilizando un algoritmo genético (AG) a partir del modelo cinemático directo Screws (MCDS). Para esto, se obtienen los parámetros Screw que modelan el robot, se calcula el espacio de trabajo asociado y se diseña el AG contemplando una función multi-objetivo de alcance de posición y orientación en que se sitúa el efector final, con respecto a una coordenada y orientación de un punto objetivo establecido. La validación del AG se realiza según la aptitud, el tiempo de convergencia y la cantidad de generaciones usadas por la función para alcanzar el objetivo. Por tanto, la implementación de un AG basado en un MCDS es una herramienta prometedora que podría utilizarse para calcular la cinemática inversa de robots seriales. Esta novedosa implementación permite establecer por primera vez la exposición matricial de un sistema cinemático directo para obtener la solución cinemática inversa de un robot serial. En consecuencia, se demuestra que esta es una metodología factible y eficiente para solucionar la cinemática inversa de cualquier tipo de robot manipulador.

  • English

    Serial robotic manipulators are efficient tools to carry out repetitive and precision tasks in industry, as long as there is understanding of the involved kinematics in the positioning and orientation of the final effector. This article presents a methodology to the solution of an inverse kinematic serial robot (Melfa RV-2A) problem through genetic algorithm (GA) implementation using the Screws direct kinematic model (SDKM). In order to do this, the Screws parameters that model the main four robot joints are obtained, the related workspace is calculated and the GA is designed considering a multi objective function of position and orientation located in the final effector, with respect to a coordinate and orientation of an established target point. The GA validation is carried out according to aptitude, convergence time and number of generations used in order to reach the main objective. Therefore, the implementation of a SDKM-based AG is a promising tool that could be used to calculate the inverse kinematic of serial robots. This novel implementation allows to establishing for the first time the matrix exhibition of a direct kinematic system to obtain the inverse kinematic solution of a serial robot. In consequence, it is demonstrated that this methodology is feasible and efficient to solve the inverse kinematic of any manipulator robot.