El problema
Durante el desarrollo de un sistema complejo, como un robot manipulador, existen aspectos de calibración que dependen tanto de la mecánica como del sistema de control.
Para crear un gemelo digital (Digital Twin) capaz de predecir con precisión el comportamiento real del producto es imprescindible realizar una fase experimental que permita caracterizar los parámetros mecánicos del sistema y reducir las incertidumbres del modelo numérico.
Este proceso se lleva a cabo mediante un estudio de correlación FEM-ensayo, comparando el modelo matemático con los resultados experimentales para validar las dos caras del gemelo digital.
El desafío
SmartCAE colaboró en el desarrollo de un modelo de elementos finitos validado de un robot manipulador con el objetivo de determinar con precisión sus características modales.
El propósito final del proyecto fue verificar y validar el modelo analítico mediante los resultados obtenidos a través de ensayos de Análisis Modal Experimental (EMA).
Esta fase resulta esencial para disponer de un modelo numérico capaz de reproducir fielmente el comportamiento del producto en sus condiciones reales de funcionamiento.
Nuestra contribución
A partir de la geometría 3D del robot manipulador desarrollamos el modelo de elementos finitos, prestando especial atención a la representación de las articulaciones de la cadena cinemática.
Posteriormente realizamos la campaña experimental para identificar las frecuencias naturales y los modos propios de vibración del robot. Los ensayos se llevaron a cabo con el manipulador situado en diferentes configuraciones geométricas, con el fin de obtener resultados representativos y fiables.
Por último, realizamos la validación del modelo FEM mediante técnicas de correlación FEM-ensayo y model updating. Utilizando herramientas de software especializadas, calibramos la rigidez de las articulaciones y las propiedades del modelo numérico hasta conseguir una excelente correspondencia entre los resultados de las simulaciones y las mediciones experimentales.
Beneficios para el cliente
Los más de veinte años de experiencia de SmartCAE en modelización por elementos finitos y en correlación dinámica permitieron al cliente contar con un único socio tecnológico capaz de gestionar todas las fases del proyecto: simulación, ensayos experimentales y validación del modelo.
Gracias al modelo FEM validado fue posible identificar las articulaciones del robot más sensibles a las vibraciones y a los errores de posicionamiento, proporcionando una base objetiva para su posterior rediseño y optimización.
Galería
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