Modelado de una transmisión Harmonic Drive: Análisis del error cinemático

• CRISTINA CASTEJÓN ^[1] ; JUAN CARLOS GARCÍA-PRADA ^[1] ; OMAR JOSÉ LARA ^[1]
  1. [1] Universidad Carlos III de Madrid

     Universidad Carlos III de Madrid

     Madrid, España

     
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 13, Nº 1, 2009, págs. 51-65
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Kinematic error analysis in Harmonic Drive transmissions using lagrange equations and state variables
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• Resumen
  • español

    Las transmisiones de tipo Harmonic Drive son ampliamente usadas en aplicaciones industriales, tales como: robótica, industria aeroespacial, equipos médicos o grandes imprentas, debido a la precisión en su posicionamiento, capacidad de transmisión de par, poco peso y volumen, holguras despreciables, versatilidad y alta eficiencia. Sin embargo, estos sistemas presentan un tipo de error característico denominado error cinemático, parámetro poco estudiado, que genera resonancias en el sistema y depende básicamente de la fricción, la flexibilidad y los desajustes de montaje de los distintos elementos que configuran el sistema mecánico. Para integrar con precisión un Harmonic Drive en un sistema robótico, es necesario conocer la variación del error cinemático durante la rotación; en este artículo se plantea un modelo matemático del funcionamiento dinámico del Harmonic Drive, basado en las ecuaciones de Lagrange, y una representación del mismo mediante ecuaciones de estado de un sistema lineal en S I M U LI N K®, que nos permite caracterizar el error cinemático de manera razonable e integrarlo en un sistema electromecánico.

  • English

    Harmonic Drive transmissions are widely used in modern design applications as robotics, aerospace and military industry, medical equipment or printing presses, due to advantages as positional precision, high torque capabilities, low weight and volume, near zero backlash, versatility and high efficiency. Nevertheless, like all mechanical devices, it has disadvantages as the kinematic error, little known parameter, which produces system resonances and basically depends of friction, compliance and assembly imperfections. In order to integrate an Harmonic Drive in a robotic system, it is necessary to know the kinematic error during rotation; this article deal with a mathematical mod el about the Harmonic Drive dynamical behavior, based on Lagrange formalism, and a novel representation by means variable states of a lineal system in SIMULINK®, obtaining an acceptable simulation of Harmonic Drive kinematic error and its integration into an electromechanical system.