Aplicación de modelos híbridos en la síntesis óptima de mecanismos de cuatro barras

Resumen: El diseño de máquinas es un proceso creativo, en el cual, el diseñador debe integrar una serie de mecanismos como levas, engranajes, poleas, mecanismos de cuatro barras, etc. tal que permitan solucionar una necesidad concreta, adicionalmente debe realizar procesos de síntesis para encontrar las dimensiones que permitan el adecuado funcionamiento del mecanismo. En el caso del mecanismo de cuatro barras, el proceso de síntesis ha presentado como problema principal la no linealidad de las ecuaciones que describen el mecanismo y el aumento de la complejidad con el incremento del número de puntos de precisión. Para dar solución a este problema se ha encontrado en la bibliografía revisada que se han planteado tres métodos, el primero es el método gráfico que tiene como ventaja la rapidez y como desventajas la imprecisión y la incapacidad de encontrar soluciones con más de cinco puntos de precisión. El segundo método es el método analítico que tiene como características su rapidez y precisión pero no permite usar más de cinco puntos de precisión, y por último están los métodos de optimización en particular el uso de algoritmos genéticos los cuales permiten usar cualquier número de puntos de precisión pero que entregan mecanismos que satisfacen en forma aproximada las condiciones de diseño. Es bien conocido que los métodos analíticos y de optimización pueden generar mecanismos imposibles de usar debido a que presentan defectos como los de circuito, de rama y de orden. Para el diseñador de máquinas es importante conocer que las dimensiones del mecanismo sintetizado cumple con los puntos de precisión especificados y que no posee defectos de circuito, de rama y de orden, pero que además el mecanismo cumple con criterios de calidad como el ángulo de transmisión y la ventaja mecánica. Se ha encontrado que en ninguna de las referencias hace un análisis del mecanismo sintetizado y tampoco hacen un análisis de los posibles defectos que se puedan presentar, solo se limitan a entregar un resultado numérico, es decir no hacen una evaluación de calidad del mecanismo sintetizado. También se ha encontrado que no han sido usadas las estrategias evolutivas y otras técnicas como método de optimización, las cuales han demostrado ser mas eficientes que los algoritmos genéticos. El objetivo de este trabajo es el de desarrollar una solución analítica soportada en herramientas informáticas que permita obtener la síntesis de mecanismos de cuatro barras independientemente del número de condiciones de diseño y con evaluación de la calidad del mecanismo sintetizado. En el trabajo se desarrolló un programa computacional basado en sistemas híbridos, para la obtención de la síntesis óptima dimensional de mecanismos de cuatro barras. El sistema híbrido esta compuesto por varios sistemas de optimización como algoritmos genéticos, estrategias de evolución y búsqueda tabú, los cuales se encargan de generar un conjunto de posibles soluciones óptimas, definido previamente un espacio de búsqueda. A este sistema de optimización se integró un sistema experto con el cual el diseñador recibe información cuantitativa y cualitativa adicional del mecanismo sintetizado, facilitándole la toma de decisión del mecanismo que elegirá entre el conjunto de mecanismos generados. El programa desarrollado es una herramienta para estudiantes, docentes y diseñadores mecánicos que facilita el diseño y solución de problemas relacionados con los mecanismos de cuatro barras. Como resultado de la comparación de los diferentes métodos de optimización se llegó a la conclusión que las estrategias evolutivas son mas eficientes que los otros métodos de optimización usados.

• Autores: Espinosa Bedoya, Albeiro
• Fecha de publicación: 2004
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/20165
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/20165; http://bdigital.unal.edu.co/10604/
• Palabra clave: 0 Generalidades / Computer science, information and general works; Mecanismos de cuatro barras; Modelos híbridos; Síntesis óptima; Diseño de sistemas; Gráficos por computador; Algoritmo genetico (Programa para computador); Programas para computador; Sistemas expertos (Ciencia del computador); Diseño de máquinas
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