ANÁLISIS PARA EL DISEÑO OPTIMO DE CAMABOT

Abstract

La CamaBot es una cama robótica hospitalaria compuesta de manera modular por cuatro mecanismos básicos: mecanismo de soporte de colchón, mecanismo de paneo, mecanismo base de la cama y mecanismo de elevación. El mecanismo de elevación consiste en dos mecanismos Manivela-Corredera (MC) que en conjunto forman un sistema cinemático de 6 barras o eslabones. El problema que existe es que, en la etapa de pruebas y manufactura, el mecanismo de elevación presentó una falla por desgarre en las juntas del mecanismo y en las juntas de soldadura de los soportes de los actuadores. Actualmente, la CamaBot es funcional a partir de un rediseño realizado en dicha etapa. En esta tesis, se presenta el problema de síntesis dimensional del mecanismo de elevación para minimizar el error de seguimiento de trayectoria y restringir las fuerzas ejercidas en los actuadores y por lo tanto evitar el problema de desgarre en las juntas. El problema de síntesis del mecanismo se plantea como un problema de optimización no lineal con restricciones no lineales y debido a la complejidad no lineal que este presenta; la solución se obtiene mediante cálculos numéricos utilizando algoritmos genéticos, estos pueden resolver problemas de búsqueda y optimización, dar solución a problemas no lineales, operar de forma simultánea con varias soluciones (cosa que un método tradicional lo hace de manera secuencial), y no requerir información derivada, sino solo el valor de la función en diferentes puntos. La herramienta utilizada para la realización de este trabajo es la aplicación del Toolbox de algoritmos genéticos de la plataforma de Matlab® para el diseño, codificación, ejecución y pruebas de los modelos algorítmicos que se diseñan en este trabajo. El planteamiento de la función objetivo del problema de optimización en cuestión es la minimización del error de seguimiento de trayectoria deseada del mecanismo, mientras se satisfacen las restricciones de diseño de las fuerzas ejercidas por los actuadores del mecanismo de elevación, por medio de la selección óptima de las dimensiones de los eslabones del mecanismo.