Generación de trayectorias para un robot de 3GDL aplicado al corte en confección textil

Abstract

En la ejecución de actividades para confección textil, es necesario tomar las materias primas y transformarlas en piezas. Usualmente la tela es la materia prima que compone la mayor parte del producto final, cuya primera etapa de manufactura es el corte. Muchos productores en Colombia usan como herramienta una cortadora manual que permite fraccionar la tela, dispuesta en tendido multicapa, para así obtener el volumen de piezas deseado. Al realizar el corte en forma manual, surgen problemas relacionados con la disponibilidad de mano de obra, errores humanos y otras eventualidades que pueden afectar de manera negativa el proceso del corte textil. Con el objetivo abordar la primera capa de automatización del proceso sin necesidad de cambiar la herramienta de confección, en este documento se describe el planteamiento de una estrategia de planificación de trayectorias que debe seguir la cortadora textil orientada por un robot cartesiano de 3 grados de libertad (GDL). Se generaron contornos planos en el espacio de trabajo usando interpolación cúbica y parametrización de funciones, con el fin de abstraer trayectorias en el espacio operacional en función del tiempo. Posteriormente, se formularon los problemas de cinemática inversa, para calcular los perfiles de movimiento suavizado con Jerk acotado en el espacio articular. De esta forma, se determinaron las posiciones de articulación de referencia para un controlador basado en la dinámica del error CBDE y un observador de estados extendidos ESO. Como resultado se obtuvo un seguimiento robusto de la trayectoria de corte, que se evaluó en un entorno de simulación numérica mediante el complemento Simscape Multibody de Matlab®. Que considera parámetros físicos del diseño CAD del robot, adicionalmente se modelaron las posibles perturbaciones que se pueden presentar en un entorno real, con el objetivo de considerar una amplia variedad de contigencias operacionales que pueden afectar el seguimiento de las trayectorias de corte. Los contornos obtenidos fueron evaluados bajo indicadores KPI planteados, que involucran el error medio operacional que arroja precisión de rebordeo, el índice de diferenciación que cuantifica la similitud entre el patrón y el corte final, y los tiempos de corte automático disminuidos con respecto al manual. (Texto tomado de la fuente).

In textile manufacturing issues is required to taking raw material in order to cut it in sections. Usually, fabric is the most component material in textile product, its first manufacturing stage is the cutting process. In Colombia many producer use the manual vertical cutter for the multilayer laid fabric, to get the desired lot of cloth sections. Accordingly, when they run the manual cutting machine, they could have a trouble about available workforce, human mistakes and other textile cut inauspicious possibilities. In the approach first automation layer goal with the same fabric cutting tool, this document describes a trajectory planning strategy propose. Using a three dregrees of freedom cartesian robot, the manual cutter should follow the profile textil section trajectory. On the work space a flat contour is generated, then through parameterization and interpolation the trajectory is defined in function of the time. Subsequently the concern foward kinematics is present to compute the smoothed and bounded jerk move profile, in the joint space. Thus, reference joint position is established for a controller based on error dynamics and the states extended observer. As a result a cutter trajectory robust tracking is obtain and was evaluated in a Simscape Multibody Matlab® numerical simulation sotware which take into account computer assisted design physical parameters. In adition the posible real environment disturbances was modeling, to consider the mayor operational events during the trajectory tracking textile cut. The develop textile contour was reviewed under the propose KPI index, it involves the operational mean error (or the beading accuracy), the differentiation index (or correlation with the pattern) and the decreased cutting operation periods compared to the manual operation.