Hay esencialmente dos tipos de robots manipuladores, los robots seriales y los robots paralelos. Los robots seriales, presentan una configuración de eslabones conectados en forma secuencial, empezando por la base hasta el efector final. Cada eslabón de la cadena está unido al anterior mediante articulaciones, ya sean rotacional o prismática, y en todas las articulaciones hay un generador de movimiento o actuador.
Un robot paralelo es un mecanismo de cadena cinemática cerrada en el cual una plataforma móvil se encuentra unida a una base por varias cadenas cinemáticas independientes. El robot paralelo consiste de una base fija conectada a una plataforma móvil mediante extremidades. Esta configuración de cadena cinemática cerrada, otorga a los robot paralelos, ciertas ventajas con respecto a los robots seriales, en términos de rigidez, velocidad, precisión e inercia en movimiento. Una gran desventaja de los robots paralelos con respecto a los seriales, es su reducido espacio de trabajo.
Los primeros trabajos teóricos relacionados con las estructuras mecánicas paralelas aparecieron hace siglos, antes de que se comenzara a hablar de robots, cuando los primeros geómetras franceses e ingleses realizaron estudios sobre poliedros y sus aplicaciones [1]. En el siglo XX, uno de los primeros que pensó construir una plataforma de movimiento fue James E. Gwinnett, que diseñó una plataforma de movimiento para la industria del entretenimiento. La patente de este sistema fue solicitada en 1928, desafortunadamente el mecanismo diseñado nunca fue construido [2].
Una década mas tarde en 1938, Willard LV Pollard, diseña el primer robot paralelo industrial, destinado a operaciones de pintura con spray. El diseño consiste de un sistema de cinco grados de libertad, y con tres brazos de dos eslabones cada uno, los eslabones estaban unidos mediante articulaciones universales. Los tres actuadores de la base comandaban la posición de la herramienta, mientras que la orientación era proporcionada por otros dos actuadores situados en la base y que transmitían el movimiento a la herramienta mediante la rotación proporcional de cables flexibles. [3].
En el año de 1947, el Dr. Eric Gough diseñó una plataforma tipo octaedro hexápodo con lados de longitud variable, el Dr. Gough la llamó máquina de pruebas de cubiertas universal, o plataforma universal, este sistema, se inventó con el fin de responder a los problemas de cargas aero-aterrizaje, es decir, la plataforma de Gough intentaba simular el proceso de aterrizaje de un avión. Esta máquina se usó para la comprobación de neumáticos de la casa Dunlop para la cual trabajaba, bajo cargas aplicadas en diferentes ejes. La plataforma de Gough ha sido uno de los mecanismos que han logrado un mayor reconocimiento en el área de la robótica paralela [4].
En los años 80, Reymond Clavel, profesor del École Polytechnique Fédélale de Lausanne (EPFL) irrumpe con la brillante idea de usar paralelogramos para construir una estructura paralela robusta con tres grados de libertad de traslación y un rotatorio. A esta estructura se le dio el nombre de Robot Delta, sin sospechar que al final del siglo, sería uno de los diseños paralelos más acertados. Con varios cientos de estructuras activas en todo el mundo, el Dr. Clavel es premiado con el "Gloden Robot Award" (patrocinado por ABB) por su trabajo innovador en el Robot paralelo Delta.
La idea básica del diseño del Robot Delta, es el uso de paralelogramos, que permiten que un eslabón de salida tenga una orientación fija con respecto a un eslabón de entrada. Al hacer uso de tres paralelogramos la orientación de la plataforma móvil queda totalmente restringida, haciendo que se traslade únicamente sobre los tres ejes del plano cartesiano [5]. En la Maestría de Automatización y Control que ofrece la Universidad Politécnica de Tulancingo los estudiantes de realizan trabajos de investigación donde se emplean algoritmos de control robustos para regular la trayectoria de Robots Paralelos Delta.
[1]. J. E. Gwinnett, "Amusement device," Jan. 20 1931. US Patent 1,789,680.
[2]. W. Pollard, "Spray painting machine: Usa," US2213108, 1940.
[3]. V. Gough and S. Whitehall, "Universal tyre test machine," in Proc. FISITA 9th Int. Technical Congress, pp. 117–137, 1962.
[4]. D. Stewart, "A platform with six degrees of freedom," Proceedings of the institution of mechanical engineers, vol. 180, no. 1, pp. 371–386, 1965.
[5]. K. Cappel, "Motion simulator," Feb. 9 1971. US Patent RE27,051.
DR. OMAR AGUILAR MEJÍA
Coordinador de la Maestría en Automatización y Control en la Universidad Politécnica de Tulancingo
