Propuesta de nuevos modelos dinámicos de cables de elevación para simulación en tiempo real.

Abstract

RESUMEN La evolución y abaratamiento de los costes de los equipos informáticos y, en especial, de los procesadores gráficos, han potenciado el uso de las herramientas de entrenamiento basadas en simulación, aplicadas al ámbito civil. Sin embargo, a pesar de los avances que se han producido en el modelado dinámico, existen carencias importantes en los modelos de cables y polipastos utilizados para los simuladores de entrenamiento de grúas otras máquinas de elevación. En primer lugar, no existe ningún trabajo que determine de forma clara cómo simular un polipasto que considere tanto la oscilación del cable coo el sistema de poleas. En segundo lugar, diversos autores muestran la aparición de problemas de inestabilidad numérica en la simulación de cables de elevación. En tercer lugar, a pesar de la diversidad de modelos existentes de cables y poleas, resulta difícil encontrar modelos suficientemente flexibles para todo el rango de situaciones que requieren las simulaciones iteractivas en tiempo real. El objetivo principal de esta investigación es conseguir modelos dinámicos de sistemas de elevación basados en las propiedades ísicas de los cables y las poleas para la simulación interactiva en tiempo real. Para alcanzar este objetivo se recurrirá a una metodología de modelado consistente en el desarrollo de un modelo abstracto delsistema, que permitirá construir modelos dinámicos adecuados para la simulación interactiva. La principal contribución de este trabajo es el desarrollo de un modelo de polipasto adecuado para aplicaciones de simulación pra entrenamiento, que contempla la interacción entre el cable y las poleas, la oscilación transversal del cable o la variación de la longitud de éste. El modelo desarrollado permite además la interacción con otros objetos del entorno virtual, por medio de fuerzas y de colisiones. Por medio de la modularización del sistema, se definirán diferentes modelos dinámicos para cada subsistema y se combinarán por medio del modelo abstracto. Esto permitirá integrar cualquiera de estos modelos en el modelo dinámico de polipasto, e incluso intercambiar los modelos en tiempo de ejecución, ampliando el rango de validez del modelo obtenido y mejorando la estabilidad numérica en situaciones de tensión elevada. Los modelos desarrollados se implementarán, junto con aplicaciones de demostración, desarrollando aquellas técnicas que puedan ser necesarias para su incorporación a un entorno virtual. Las principales propiedades de los modelos se analizarán por medio de experimentos numéricos y se validará su comportamiento. ___