Evaluación de mecanismos flexibles con respecto a mecanismos rígidos en ingeniería

Abstract

Este trabajo de graduación se centra en la investigación y la comparación de mecanismos rígidos y flexibles, evaluando su diseño, implementación y desempeño en aplicaciones de ingeniería. Los mecanismos flexibles aprovechan la flexión de los materiales para transmitir movimiento y se destacan por ventajas como la reducción de peso, menor desgaste y adaptabilidad a diferentes entornos; sin embargo, enfrentan limitaciones en cuanto a fuerza y capacidad de carga. En este estudio se seleccionaron tres mecanismos representativos: una pinza robótica, un sistema de dirección basado en la geometría de Ackermann y un mecanismo de cuatro barras para movimiento rectilíneo basado en la geometría de Roberts. El desarrollo del proyecto se llevó a cabo en cuatro etapas. Primero, se investigaron modelos rígidos que sirvieron como base para las versiones flexibles. Luego, se realizaron simulaciones y modelos matemáticos en alguno de los mecanismos para evaluar su comportamiento. Posteriormente, se fabricaron prototipos mediante impresión 3D. Finalmente, se llevaron a cabo pruebas físicas para validar su desempeño. Aunque los resultados muestran limitaciones en aplicaciones que requieren alta repetibilidad o soporte de grandes cargas, los mecanismos flexibles ofrecen soluciones innovadoras para tareas que demandan adaptabilidad y manipulación de objetos complejos. Este trabajo resalta la utilidad de estos mecanismos en un contexto de ingeniería, donde aspectos como peso, costo y tamaño son de suma importancia.

This graduation project focuses on the research and comparison of rigid and exible mechanisms, evaluating their design, implementation, and performance in engineering ap plications. Flexible mechanisms leverage the bending of materials to transmit motion and are notable for advantages such as weight reduction, less wear, and adaptability to di erent environments; however, they face limitations in terms of strength and load capacity. In this study, three representative mechanisms were selected: a robotic gripper, a steering system based on Ackermann geometry, and a four-bar mechanism for rectilinear motion based on Roberts geometry. The development of the project was carried out in four stages. First, rigid models were investigated to serve as a basis for the exible versions. Then, simulations and mathematical models were performed on some of the mechanisms to evaluate their behavior. Subsequently, prototypes were manufactured using 3D printing. Finally, physical tests were conducted to validate their performance. Although the results show limitations in applications that require high repeatability or support heavy loads, exible mechanisms o er innovative solutions for tasks that demand adaptability and manipulation of complex objects. This work highlights the usefulness of these mechanisms in an engineering context, where aspects such as weight, cost, and size are of utmost importance.