Modelado Cinemático de Mecanismos Robóticos empleando Redes Neuronales

Kinematic Modeling of Robotic Mechanisms using Neural Networks

Héctor A. Moreno1, J. Fidencio Flores2, Isela G. Carrera1, J. Rolando Rodríguez1,  Roberto G. Adán1, Mario A. García-Murillo3

1Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Coahuila, Barranquilla S/N, Guadalupe, 25750, Monclova, Coahuila, México.

2Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Coahuila, Instituto Politécnico Nacional. Gustavo Díaz Ordaz 1011, Pueblo Nuevo, 25500 San Buenaventura, Coahuila, México.

3Departamento de Ingeniería Mecánica, DICIS, Universidad de Guanajuato, 36885, Salamanca, Guanajuato, México.

Correo electrónico: h_moreno@uadec.edu.mx

CienciAcierta No. 77, enero-marzo de 2024
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RESUMEN

Desde los inicios de la robótica ingenieros e investigadores ha dedicado varios esfuerzos al estudio del modelado cinemático de mecanismos robóticos. Este modelado es esencial para la simulación, el diseño, la planificación de trayectorias y el control de esta clase de dispositivos. A medida que fueron surgiendo nuevas arquitecturas de robots, cuya cinemática es irresoluble analíticamente, se comenzaron a proponer modelos basados en métodos computacionales. En este documento se presenta, a manera didáctica, diversos conceptos relativos al modelado cinemático de mecanismos robóticos empleando redes neuronales. Primero se presenta una introducción al modelado cinemático de robots y una revisión a las técnicas que se ha propuesto en la literatura científica. Posteriormente, se ofrece una breve explicación sobre diferentes términos que existen el área de la inteligencia artificial, el machine learning y las redes neuronales.  Luego de ello se describen algunos trabajos relevantes que se han hecho en el modelado cinemático empleando redes neuronales, los procedimientos para diseño de arquitecturas y los principales criterios de desempeño que hay que considerar. Finalmente se presenta un ejemplo de la aplicación de las redes neuronales al modelado de una rueda híbrida de geometría variable y se describe el software empleado para ello.

PALABRAS CLAVE: Modelo cinemático, Redes Neuronales, Robótica, Diseño e Implementación.

ABSTRACT

Since the beginning of robotics, engineers and researchers have devoted several efforts to the study of the kinematic modeling of robotic mechanisms. This modeling is essential for the simulation, design, trajectory planning and control of this class of devices. As new robot architectures emerged, whose kinematics cannot be solved analytically, models based on computational methods began to be proposed. This paper presents, in a didactic way, several concepts related to the kinematic modeling of robotic mechanisms using neural networks. First, an introduction to kinematic modeling of robots and a review of the techniques that have been proposed in the scientific literature are presented. Subsequently, a brief explanation of different terms that exist in the area of artificial intelligence, machine learning and neural networks is given.  This is followed by a description of some relevant works that have been done in kinematic modeling using neural networks, the procedures for architecture design and the main performance criteria to be considered. Finally, an example of the application of neural networks to the modeling of a variable geometry hybrid wheel, and the use of software for this purpose, is presented.

KEYWORDS: Kinematic model, Neural Networks, Robotics, Design and Implementation.

Post Author: CC