Proyecto Final de Robótica

Proyecto Final de Robótica

Presentado por

Diana Liceth Varon Cc 1.077.858056

Tutor

José Ignacio Cardona

UNIVERSIDAD UNIVERSI DAD ABIERT ABIE RTA A Y A DISTANIA DISTANIA UNAD UNA D

Cead Neiva 2017

Proyecto Final de Robótica

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Diana Liceth Varon Cc 1.077.858056

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Cead Neiva 2017

Proyecto Final de Robótica

Presentado por

Diana Liceth Varon Cc 1.077.858056

Tutor

José Ignacio Cardona

UNIVERSIDAD UNIVERSI DAD ABIERT ABIE RTA A Y A DISTANIA DISTANIA UNAD UNA D

Cead Neiva 2017

Contenido

Introduccin............................ ........................................... ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. .................................. ................... 4 !"#etivos............................. ........................................... ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ......................................5 ........................5 !"#etivo $enera% ............................ ........................................... ............................. ............................. ............................. ............................. ...................................... ....................... 5 !"#etivos &s'ec()icos ............................ .......................................... ............................. ............................. ............................. .............................. ............................... ................ 5 Co*'onentes )unda*enta%es de %as +artes de un ,o"ots- ..................................................................6 Los actuadores............................. ............................................ ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ..........................6 ...........6 Las 'atas............................. ............................................ .............................. ............................. ............................. ............................. .......................................... ............................ ...... 7 &% cuer'o............................. ............................................ ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. .................................. ................... 8 ode%o cine*/tico directo o inverso de% siste*a ro"tico inc%uendo e% an/%isis *ate*/tico a'oado en %as *atrices de trans)or*acin. ............................. ............................................ ............................. ...........................................9 .............................9 ec/nica*ente un ro"ot ............................. ........................................... ............................. .............................. ............................. ......................................... ........................... 16 Elementos a usar en la construcción del sistema robóco:.......................... robóco:......................................... ................................17 .................17 -Estructura mecánica....................... mecánica...................................... ............................. ............................. ............................. ............................. ...............................17 ................17 Sensores.......................... Sensores........................................ ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ................................ .................. 18 -Actuadores...................... -Actuadores..................................... .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ............................... ................ 18 odelado...................... odelado.................................... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ......................................19 ........................19 !ontroladores................. !ontroladores............................... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ....................... ........19 19 !inemáca "el #obot....................... #obot...................................... .............................. ............................. ............................. ............................. ................................. ................... 19 Estructura de $uente metálico de %1 metros.............................. metros............................................ ............................. ....................................... ........................ %% Actuadores........................ Actuadores...................................... ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. .................................. ................... %5 Ada$tadores.................. Ada$tadores................................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ......................................%5 .......................%5 &os'ue(o......................... &os'ue(o........................................ ............................. ............................. ............................. ............................. ................................................... .................................... %6 A$licación de los datos al $roblema su)erido............................. su)erido............................................ ................................................. .................................. %6 E(em$lo *ndustrial del #obot a dise+ar........................... dise+ar......................................... ............................. .............................. ............................. .................. ....%7 %7 Elementos terminales......................... terminales........................................ ............................. ............................. ............................. ............................. ................................%8 .................%8

Deter*inar  #usti)icar %as es'eci)icaciones de %os actuadores reueridos 'ara cada una de %as articu%aciones ad#untar %as ho#as de datos de %os *is*os  si es 'osi"%e una coti3acin. ................, Seros di)itales...................... di)itales.................................... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ..............................,1 ................,1 !ontrolador.................... !ontrolador.................................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ..................................... ...................... ,% !ontrolador de secuencia limitada:..................... limitada:.................................... ............................. ............................. ............................. .............................,, ...............,, !ontrolador $unto a $unto:...................... $unto:.................................... ............................. ............................. ...................................................... ........................................ ,4

!ontrolador "e /ra0ectoria /ra0ectoria !onnua........................ !onnua....................................... ............................. ............................. ...................................... ....................... ,4 Elementos ecesarios........................... ecesarios.......................................... ............................. ............................. ............................. ........................................... ............................. ,5

Construccin de un 'uente con un siste*a ,o"tico .......................................................................,9 ,o"ots de I*'resin 4D 'odr(an construir 'uente en *sterda* ...............................................,9 &sta gigantesca */uina es ca'a3 de construir 'uentes sus'endidos en e% aire ............................41 na */uina ca'a3 de tra"a#ar sus'endida en e% aire ...............................................................4% $randes venta#as  a%gunos inconvenientes .............................. ............................................ ............................. ..................................4, ...................4, Conc%usiones............................ .......................................... ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................... ................. 45 ,e)erencias............................. ........................................... ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. .................. .... 46

Introduccin

&n e% 'resente tra"a#o se rea%i3ar/ *ediante %a investigacin de %a construccin de un 'uente i*'%e*entando %a uti%i3acin de *auinaria de %a industria  co*o 'rinci'a% o"#etivo es %a i*'%e*entacin de %os ro"ots industria% en %a auda en %a construccin de %a estructura de construccin de %os 'uentes

!"#etivos

!"#etivo $enera%

I*'%e*entar %a construccin de una in)raestructura de un 'uente *ediante %a uti%i3acin de ro"ots industria%es

!"#etivos &s'ec()icos

  

Investigar %a construccin de +uentes Diseo  estructuras de avances tecno%gicos en %a construccin de %os 'uentes I*'%e*entacin de un siste*a ro"tico en %a construccin de un 'uente

Co*'onentes )unda*enta%es de %as +artes de un ,o"otsLos actuadores i*'%e*entan %as articu%aciones son servo*ecanis*os de rotacin ue  'er*iten e% 'osicionado de cada articu%acin de )or*a a"so%uta  evitan %os errores co*etidos *ediante un "uc%e interno de contro%. Las 'atas se han diseado 'ara so'ortar tres de estos actuadores  'er*itir ue %a )uer3a e#ercida 'or estos se 'ro'ague de %a )or*a *as e)iciente hasta e% etre*o. &% cuer'o de"e ser construido 'ensando en *ini*i3ar %as co%isiones entre 'atas  evitar  'or co*'%eto e% so%a'a*iento de 3onas a%can3a"%es 'ara cada una. Los actuadores 9e escogen %os servos de radiocontro% 'ara *over %as articu%aciones de% ro"ot. Los servo*ecanis*os son regu%adores ue )uer3an una 'osicin &% contro% %o hacen 'ro'orciona% a"sor"iendo */s corriente de %a )uente de a%i*entacin cuanta */s distancia %os se'ara de %a condicin deseada. La re%acin )uer3a consu*o es re%ativa*ente a%ta. Los ha de diversos ta*aos  'esos. Las rdenes ue reci"en siguen un )or*ato +: est/ndar )/ci%*ente genera"%e. 9on de "a#o costo. +er*iten %a %ectura de %a 'osicin a través de sus 'otenci*etros.

Las 'atas

Las tres 'ie3as *et/%icas ue %a co*'onen se han de disear a#ustando sus di*ensiones 'ara conseguir e% *e#or co*'ro*iso entre dos o"#etivos contra'uestos-

&% cuer'o &% diseo de% cuer'o se de"e rea%i3ar teniendo en cuenta e% diseo de %as 'atas "as/ndose en %a distri"ucin radia%. 9us di*ensiones no de"en ser de*asiado grandes 'ara evitar )uturas di)erencias entre %a rea%idad  e% *ode%o cine*/tico de% ro"ot. ;a*'oco de"en ser tan 'eueas co*o 'ara 'er*itir un gran so%a'a*iento en %os es'acios de tra"a#o de cada 'ata.

&% resu%tado es un he/'odo con *uescas donde %as 'atas 'ueden recogerse ahorrando gran cantidad de es'acio. &n e% *is*o ha %ugar 'ara a%o#ar %a tar#eta contro%adora.

ode%o cine*/tico directo o inverso de% siste*a ro"tico inc%uendo e% an/%isis *ate*/tico a'oado en %as *atrices de trans)or*acin. La cine*/tica de% ro"ot se interesa 'or %a descri'cin ana%(tica de% des'%a3a*iento es'acia% de% ro"ot co*o una )uncin de% tie*'o en 'articu%ar de %as re%aciones entre %a 'osicin de %as varia"%es de articu%acin  %a 'osicin  orientacin de% e)ector )ina% de% ro"ot.

Donde %os su"(ndices de)inen %a )i%a  e% 'aso de inversin seg? =2.2@> res'ectiva*ente

 'ara AB noa' &% %ado derecho de %a ecuacin =2.25> se o"tiene de %a ecuacin

;odos %os e%e*entos de% %ado derecho de %a ecuacin =2.46> son )unciones de 2 4 5 6 ece'to e% e%e*ento de %a )i%a 4 co%u*na . Igua%a*os %os e%e*entos 4 'ara o"tener

9u"stituciones trigono*étricas

Ea"iendo deter*inado 1  %a 'arte i3uierda de %a ecuacin =2.42> a se encuentra de)inida. Cuando se tenga de)inida a%guna de %as 'artes i3uierdas de %as ecuaciones =2.25>? =2.2@> se "uscan e%e*entos de% %ado derecho ue sean )uncin de %as coordenadas individua%es de articu%acin. &n este caso %os e%e*entos 1  2 son )unciones de s2 d4  c2 d4  tene*os

Con %a 'arte i3uierda de %a ecuacin =2.26> de)inida revisa*os e% %ado derecho 'or )unciones de varia"%es si*'%es. No se encuentra ninguna. La ecuacin =2.27> ta*'oco a'orta in)or*acin nueva. &sto se de"e 'rinci'a%*ente a ue e% *ani'u%ador tiene articu%aciones redundantes. &va%uando %os e%e*entos de %a ecuacin =2.28> o"tene*os

ec/nica*ente un ro"ot

est/ )or*ado 'or una serie de e%e*entos o es%a"ones unidos *ediante articu%aciones ue  'er*itan un *ovi*iento re%ativo entre dos es%a"ones consecutivos. La constitucin )(sica de %a *aor 'arte de %os ro"ots industria%es guarda cierta si*i%itud con %a anato*(a de%  "ra3o hu*ano 'or %o ue en ocasiones 'ara hacer re)erencia a %os distintos e%e*entos ue %o co*'onen e% ro"ot se usan tér*inos co*o cuer'o "ra3o codo  *ueca. &% *ovi*iento de cada articu%acin 'uede ser de des'%a3a*iento de giro o una co*"inacin de a*"os. De este *odo son 'osi"%es %os seis ti'os di)erentes de articu%aciones ue son es)érica o rotu%a '%anar  torni%%o  'ris*/tica rotacin  ci%(ndrica aunue de %as cua%es so%o se e*'%ea %a de rotacin  'ris*/tica. &% e*'%eo de di)erentes co*"inaciones de articu%aciones da %ugar a di)erentes con)iguraciones de ro"ots con distintas caracter(sticas a tener en cuenta tanto en e% diseo co*o en su a'%icacin.

na ve3 entendido %a %i"ertad de giros segui*os con %a 'ro'uesta. Elementos a usar en la construcción del sistema robótico: -Estructura mecánica ROBOT CRUSTCRAWLER

Sensores -Actuadores   

otor DFNGIH&L H?28;. otor DFNGIH&L H?6;. otor DFNGIH&L H?106;.

Modelado 





9ervo otor DFNGIH&L H?106;. Dos articu%aciones un ada'tador de '%aca do"%e un ada'tador de '%aca si*'%e una viga de 127** dos "ases 'ara servo *otor una *esa giratoria  un disco de 114**. 9ervo otor DFNGIH&L H?6;. ;res articu%aciones dos ada'tador de '%aca si*'%e una viga de 64.5** cinco "ases 'ara servo *otor  dos ada'tadores ti'o L. 9ervo otor DFNGIH&L H?28;. Dos articu%aciones 'ara 'in3a una "ase 'ara servo *otor reducida  un #uego de 'in3as.

Controladores

2. ode%o cine*/tico directo o inverso de% siste*a ro"tico inc%uendo e% an/%isis *ate*/tico a'oado en %as *atrices de trans)or*acin.

Cinemática Del Robot

ai −1

i

1



a0

θi



di

θ1



%



a1

θ2



,



a

θ3



4



a3

θ4



5



ai−1

a5







La articu%acin 1  5 son ca'aces de girar con res'ecto a% e#e H *ientras ue %as otras tres ec%usiva*ente %o hacen con res'ecto a% e#e . La articu%acin 5 no se des'%a3a so"re e% e#e   ado'ta e% /ngu%o  des'%a3a*iento en e% e#e H de %a Grticu%acin .



1 re'resenta %a articu%acin 0  2 %a articu%acin 1 a*"os se u"ican en e% *is*o %ugar  'er*iten un giro con res'ecto a% e#e H  a% e#e  si*u%tanea e individua%*ente.



4   5 re'resentan a %as articu%aciones 24   %as cua%es 'ueden des'%a3arse  'ero cuentan con ciertas venta#as co*o %o son un *aor 'ar una *aor 'recisin un tie*'o de res'uesta *enor  %a 'osi"i%idad de *odi)icar 'ar/*etros "/sicos de )unciona*iento P  /ngu%os */i*o  *(ni*o de tra"a#o ve%ocidad de res'uesta sentido de giro  'osicin centra% entre otrosP. Gde*/s de un *aor costo tienen %a desventa#a de ue reuieren */s energ(a 'ara su )unciona*iento %o cua% es cr(tico cuando se uti%i3an en a'%icaciones ue reuieren e% */i*o ahorro de energ(a 'osi"%e ta%es co*o ro"ots ro"ustos o aviones radiocontro%ados. +ara e% caso de este 'roecto de"e*os uti%i3ar co*o actuadores a servo*otores de *ode%is*o 'ara trans)erir 'otencia  *ovi*ientos generados hacia e% siste*a articu%ado ue co*'one a% ro"ot estos *otores cuentan con una '%aca interna cuo circuito se *uestra a continuacin&ste ti'o de *otores rea%i3an un contro% 'ro'orciona% de 'osicin de% e#e  ade*/s  'resentan una ca#a reductora co*o 'arte de su estructura interna.

Deter$inar los ele$entos 7ue deben incluirse en el controlador del robot8 esto se debe 'acer a ni"el #eneral no se re7uieren planos electrónicos8 $ec6nicos8 neu$6ticos o 'idr6ulicos8 basta con un listado de ele$entos b6sico y un dia#ra$a de blo7ues8 lo $6s i$portante es 3usti9icar de acuerdo a la selección de actuadores1

Controlador 9e trata de% " cere"ro" de% ro"ot e% rgano de trata*iento de %a in)or*acin. &s e% res'onsa"%e de deter*inar %os *ovi*ientos 'recisos de cada 'arte de% *ecanis*o 'ara ue e% e%e*ento ter*ina% 'ueda ser *ovido a %a 'osicin  orientacin reueridas en e% es'acio. +uede tratarse de un +LC = Programmable Logic Controller > en %os *ode%os *enos avan3ados o de un siste*a "asado en *icro'rocesadores en %os */s avan3ados. &n su *e*oria contiene un *ode%o )(sico de% 'ro'io ro"ot un *ode%o de su entorno  %os 'rogra*as necesarios 'ara desarro%%ar %os a%gorit*os de contro%.

&isten varios #rados de control ue son )uncin de% ti'o de 'ar/*etros ue se regu%an %o ue da %ugar a %os siguientes ti'os de unidades de contro%de 'osicin- e% contro%ador interviene donde iB12Rn =nBn.



Cada siste*a de coordenadas corres'onder/ a %a articu%acin iS1  estar/ )i#o en e% e%e*ento i.

ode%a*iento Cine*/tico. &ncontrar %os 'ar/*etros D?E de cada una de %as articu%aciones. Ca%cu%ar %as *atrices Gi Ca%cu%ar %a *atri3 ;n B 0G11G2 ... n?1Gn

!D&L! CIN&;IC! DI,&C;! D& N ,!!;

Construccin de un 'uente con un siste*a ,o"tico

,o"ots de I*'resin 4D 'odr(an construir 'uente en *sterda*

2 !*/A/*3 #au15 l 9%%6 

La i*'resin 4D es de %as tecno%og(as con *aor avance en %os