Mecanisynt: Software Libre para la Generación de Trayectorias en Mecanismos de Cuatro Barras Usando Algoritmos Genéticos
DOI:
https://doi.org/10.15665/rp.v21i2.2962Palabras clave:
Síntesis de mecanismos, simulación cinemática, método de optimización.Resumen
El mecanismo plano de cuatro barras es uno de los principales sistemas de eslabonamiento utilizados en diferentes ramas de la ingeniería, como solución a problemas de generación de movimiento. Existen métodos clásicos para determinar la síntesis de mecanismos basados en procedimientos gráficos y analíticos. Su principal limitante es que el número de puntos de precisión que pueden tomarse en cuenta para definir la trayectoria deseada es muy restringido. Recientemente, se han desarrollado otras técnicas como los Algoritmos Genéticos (AG) que han facilitado la creación de mecanismos eficientes gracias a los avances en la informática. Por lo tanto, en este artículo se describe el desarrollo de un software especializado que realiza la síntesis de generación de trayectorias y la simulación cinemática de mecanismos planos de cuatro barras para múltiples puntos de precisión, utilizando como método de optimización los Algoritmos Genéticos. Además, se generan gráficas de posición, velocidad y aceleración para hacer más sencilla la interpretación de los datos y calcular la cercanía entre los puntos por los cuales pasará el mecanismo obtenido. Inicialmente, se elaboró un diagrama de flujo en lenguaje Java, donde se define la lógica algorítmica de su funcionamiento. Luego, se desarrolló una interfaz gráfica flexible, intuitiva y de fácil manejo, que se validó presentándola a posibles usuarios finales. Los resultados obtenidos se validaron comparándolos con diferentes mecanismos propuestos en estudios anteriores. Demostrando que el software permitirá a usuarios realizar la síntesis de trayectorias con mayor facilidad y rapidez que los métodos analíticos existentes.
Citas
R.L, Norton. “Diseño de Maquinaria”. McGraw-Hill. Quinta Edición, pp 624. México D.F. ISBN: 9786071509352. 2013.
J.A, Hrones, N. G. L, Nelson. “Analysis of the Four-bar Linkage - It’s Application to the Synthesis of Mechanisms”. Mit Press and Wiley, pp 730. New York. ISBN: 9780262080033. 1951.
F. Freudenstein F. “Approximate Synthesis of Four-bar Linkages”. Resonance. 15. pp. 740-767. 2010. DOI: 10.1007/s12045-010-0084-7.
C.H, Suh and C.W, Radcliffe. “Kinematics and Mechanism Design”. John-Wiley. New York. 1978.
A. Erdman y G. Sandor. “Diseño de Mecanismos Análisis y Síntesis”. Prentice Hall Hispanoamérica S.A. 3 Ed. 119-232. México D.F. México. 1998.
W. Zhixing, Y, Hongying, T, Dawei, L, Jiansheng. “Study on Rigid-Based Guidance Synthesis of Planar Linkage”. Mechanism and Machine Theory. Vol. 37 No 7, pp 673-684. 2002. DOI: 10.1016/s0094-114X (02)00014-9.
R, Peón Escalante, J, Méndez Gamboa, J., C, Villanueva López, D, Pech Oy. “Síntesis Dimensional Óptima de un Mecanismo Planar RRRR Usando Algoritmos Genéticos”. Ingeniería Revista Académica. Vol.13 N°3, pp. 5-16. 2009. ISSN: 1665-529X.
J, Vallejo, R, Aviles, A, Hernández, E Amezua. “Nonlinear Optimization of Planar Linkages for Kinematic Synthesis”. Mechanism and Machine Theory. Vol 30 No 4, pp 501-518. 1995. DOI: 10.1016/0094-114X (94)00064-R.
J. A. Cabrera, A. Simón, M. Prado. “Optimal Synthesis of Mechanisms with Genetic Algorithms”. Mechanism and Machine Theory. Vol 37 No 10, pp 1165-1177. 2002. DOI: 10.1016/S0094-114X (02)00051-4.
A. Vasiliu, B. Yannou. “Dimensional Synthesis of Planar Mechanisms Using Neural Network: Application to path generator Linkages”. Mechanism and Machine Theory. Vol 36 No 2, pp 299-310. 2001. DOI: 10.1016/S0094-114X(00)00037-9.
R.S. Kalnas, S. Kota. “Incorporating Uncertainty into Mechanism Synthesis”. Mechanism and Machine Theory. Vol 36 No 3, pp 843 - 851. 2001. DOI: 10.1016/S0094-114X(01)00019-2.
A. Kunjur, S. Krishnamurthy. “Genetic Algorithms in Mechanical Systems”, pp. 18-24. Fecha de consulta: 15 de noviembre de 2019. URL: http://www.ecs.umass.edu/mie/labs/mda/mechanism/papers/genetic.html.
S.K. Acharyya, M. Mandal. “Performance of EAs for Four-bar Linkage Synthesis”. Mechanism and Machine Theory. Vol. 44 N°9, pp. 1784–1794. 2009. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2009.03.003.
S. B. Matekar, G. R. Gogate. “Optimum Synthesis of Path Generating Four-bar Mechanisms Using Differential Evolution and a Modified Error Function”. Mechanism and Machine Theory, vol. 52, pp. 158–179. 2012. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2012.01.017.
L. Chun-te, L. Chun-che. “On a Hybrid Particle Swarm Optimization Method and its Application in Mechanism Design”. Journal of Mechanical Engineering Science. Vol. 228, pp. 2844-2857. 2014. DOI: 10.1177/0954406214522206.
R. Bulatović, G. Miodragović, M. Bošković. “Modified Krill Herd (MKH) Algorithm and its Application in Dimensional Synthesis of a Four-bar Linkage”. Mechanism and Machine Theory. Vol. 95, pp. 1-21. 2016. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2015.08.004.
M. A. Pucheta, A. Cardona. “Software para Síntesis de Mecanismos Planos”. Mecánica Computacional. Vol. 23, pp. 3369-3389. 2014. En línea: https://cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/viewFile/451/434.
D. Machado Mercado, G. Herrera Murgas, J. Roldán Mckinley, J. Díaz González. “Una Herramienta Computacional Didáctica para el Análisis Cinemático de Mecanismos Planos de Cuatro Barras”. Revista UIS Ingenierías. Vol.14 N°1, pp. 59-69. 2015. ISSN en linea:2145-8456.
S. Ebrahimi, P. Payvandy. “Efficient Constrained Synthesis of Path Generating Four-bar Mechanisms Based on the Heuristic Optimization Algorithms”. Mechanism and Machine Theory. Vol. 85, pp. 189-204. 2015. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2014.11.021.
M. Gestal, D. Rivero, J. Rabuñal, A. Pazos. “Introducción a los Algoritmos Genéticos y la Programación Genética”. Servicio de publicaciones Universidad de A. Coruña. 1, Edición. pp. 11-48. España. ISBN: 978-84-9749-422-9. 2010.
M. Mohammad Ettefagh, M. Saeidi Javash. “Optimal Synthesis of Four-bar Steering Mechanism Using AIS and Genetic Algorithms”. Journal of Mechanical Science and Technology. Vol. 28 N°6, pp. 2351-2362, Jun. 2014. DOI: 10.1007/s12206-014-0526-3.
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2023 Alexander David López de los Reyes, Alfonso Rodríguez Peña, John Albert Rodríguez Field, Lisandro Vargas Henríquez, Rafael Ramírez Restrepo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
- Los autores/as ceden los derechos de autor y dan a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia de atribución de Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
- Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
- Se permite y recomienda a los autores/as a publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión y publicación, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access).
Instrucciones para el llenado de la Certificación de Originalidad y la Cesión de Derechos de Autor.
- Haga click aquí y baje el formulario de Certificación de Originalidad y la Cesión de Derechos de Autor.
- En cada uno de los campos para rellenar haga click y complete lo correspondiente.
- Una vez llenos los campos, copie al final su firma escaneada o firma digital. Favor ajustar el tamaño de la firma en el formulario.
- Finalmente, lo puede guardar como pdf y enviarlo a través de la palataforma OJS, como archivo complementario.
Si tiene dudas contáctenos, por favor.
