Diseño de Un Robot 4gdl

8/17/2019 Diseño de Un Robot 4gdl

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DISEÑO DE UN ROBOT DE 4GDLPROFESOR:

Mg. Rodríguez Bustinza, Ricardo Raúl

ALUM OS:Bardales !"ceres, Ste#$en %&'(''&%)*+ara !$a ez +os-, Antonio %&'(''&'*Melgare/o Balceda, -stor %&'('%&&((Suero 0olguín, Patricia %&'('%&&*'

'&% 1B

1. OBJETIVOS

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELCTRONICA ROBOTICA


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DISEÑO DE UN CONTROLADOR PID DIFUSO

Diseño de un robot de 3 grados de libertad (GDL).Si ula!i"n de un robot de 3 GDL a#li!ando la !ine $ti!a in%ersa &dire!ta.'o%i iento del robot de 3 GDL usando alguna tar eta de *D+I,O

desde la - usando el #rogra a de ' TL B.

/. ' * O TEO*I O.I,E' TI I,VE*S .

Es la técnica que e!"ite #ete!"ina! el "$%i"ient$ #e una ca#ena #e a!ticulaci$nes a!a l$&!a! que un actua#$! 'inal se u(ique en una $sici)n c$nc!eta* El c+lcul$ #e la cine"+tica in%e!sa esun !$(le"a c$" le,$ que c$nsiste en la !es$luci)n #e una se!ie #e ecuaci$nes cu-a s$luci)nn$!"al"ente n$ es .nica*

El $(,eti%$ #e la cine"+tica in%e!sa es enc$nt!a! l$s %al$!es que #e(en t$"a! las c$$!#ena#asa!ticula!es #el !$($t a!a que su e/t!e"$ se $sici$ne - $!iente se&.n una #ete!"ina#al$cali0aci)n es acial* De en#e #e la c$n'i&u!aci)n #el !$($t 1e/isten s$luci$nes ".lti les2*

Sie" !e que se es eci'ica una $sici)n #e #estin$ - una $!ientaci)n en té!"in$s ca!tesian$s3#e(e calcula!se la cine"+tica in%e!sa #el #is $siti%$ a!a $#e! #es e,a! l$s +n&ul$s #ea!ticulaci)n !eque!i#$s*

I,E' TI DI*E T .

Es el estu#i$ #e l$s "$%i"ient$s #e un !$($t* En un an+lisis cine"+tic$ la $sici)n3 %el$ci#a# -

acele!aci)n #e ca#a un$ #e l$s ele"ent$s #el !$($t s$n calcula#as sin c$nsi#e!a! las 'ue!0asque causan el "$%i"ient$* La !elaci)n ent!e el "$%i"ient$ - las 'ue!0as as$cia#as s$nestu#ia#as en la #in+"ica #e !$($ts*

El estu#i$ #e la cine"+tica #e "ani ula#$!es se !e'ie!e a t$#as las !$ ie#a#es &e$"ét!icas -(asa#as en el tie" $ #el "$%i"ient$* Las !elaci$nes ent!e l$s "$%i"ient$s - las 'ue!0as -"$%i"ient$s #e t$!si)n que l$ $casi$nan c$nstitu-en el !$(le"a #e la #in+"ica* Un !$(le"a"u- (+sic$ en el estu#i$ #e la "ani ulaci)n "ec+nica se c$n$ce c$"$ cine"+tica #i!ecta3 quees el !$(le"a &e$"ét!ic$ est+tic$ #e calcula! la $sici)n - $!ientaci)n #el e'ect$! 'inal #el

"ani ula#$!*

*D+I,O.

A!#uin$ es una lata'$!"a #e !$t$ti $s elect!)nica #e c)#i&$ a(ie!t$ 1$ en s$u!ce2 (asa#a en5a!#6a!e - s$'t6a!e 'le/i(les - '+ciles #e usa!* Est+ ensa#$ a!a a!tistas3 #ise7a#$!es3 c$"$5$((- - a!a cualquie!a inte!esa#$ en c!ea! $(,et$s $ ent$!n$s inte!acti%$s*

A!#uin$ ue#e 8senti!9 el ent$!n$ "e#iante la !ece ci)n #e ent!a#as #es#e una %a!ie#a# #esens$!es - ue#e a'ecta! a su al!e#e#$! "e#iante el c$nt!$l #e luces3 "$t$!es - $t!$s

a!te'act$s* El "ic!$c$nt!$la#$! #e la laca se !$&!a"a usan#$ el 8A!#uin$ P!$&!a""in&Lan&ua&e9 1(asa#$ en :i!in&2 - el 8A!#uin$ De%el$ "ent En%i!$n"ent9 1(asa#$ en

P + & i n a ; < ;4


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P!$cessin&2* L$s !$-ect$s #e A!#uin$ ue#en se! aut$n$"$s $ se ue#en c$"unica! c$ns$'t6a!e en e,ecuci)n en un $!#ena#$! 1 $! e,e" l$ c$n Flas53 P!$cessin&3 =a/=SP3 etc2*

Pa!a este t!a(a,$ utili0a!e"$s el a!c5i%$ ARDUINO IO que n$s a-u#a a c$necta! =ATLAB - ARDUINO*

' TL B.

Es una 5e!!a"ienta #e s$'t6a!e "ate"+tic$

que $'!ece un ent$!n$ #e #esa!!$ll$ inte&!a#$1IDE2 c$n un len&ua,e #e !$&!a"aci)n !$ i$1len&ua,e =2* Est+ #is $ni(le a!a las

lata'$!"as Uni/3 :in#$6s3 =ac OS > -GNU?Linu/*

Ent!e sus !estaci$nes (+sicas se 5allan@ la"ani ulaci)n #e "at!ices3 la !e !esentaci)n #e#at$s - 'unci$nes3 la i" le"entaci)n #eal&$!it"$s3 la c!eaci)n #e inte!'aces #e usua!i$1GUI2 - la c$"unicaci)n c$n !$&!a"as en$t!$s len&ua,es - c$n $t!$s #is $siti%$s

5a!#6a!e*

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al)*a 2 atan,(L,Fsin(D, senD,n "L L,Fcos(D, senD,n ;

D in$ )os 2 (/eta )os - al)*a F( 5'#)i ;

D in$ ne 2 (/eta ne - al)*a F( 5'#)i ;

D in$ 2 D in$ )os; %RESULTA3O POSITI O2SENTI3O 3E ROTACIONANTI ORARIO

D' in$ 2 D' in$F 5'#)i;

%---------------------- ISUALI?ACION 3ERESULTA3OS----------------------%

dis)( CINEMATICA IN ERSA ; dis)( D' o/tenido= ; dis)(D' in$ ;

dis)( D o/tenido= ; dis)(D in$ ;

dis)( D, o/tenido= ; dis)(D, in$ ;

%--------------------NORMALI?ACION @ EN IO AAR3UINO--------------------%

%SOLO USAMOS ALORES ENTEROS PARA LOS SER OS D'2floor(D' in$ ; D 2floor(D in$ ; D,2floor(D, in$ ;

%O&TENEMOS LOS AN9ULOS REALES HUE IN9RESAN AL SER O H'"H "H, B 2 realan le(D'"D "D, ;

% 3ECLARACION 3E SER OS ser$oAttac*(a", ; % 93L' ser$oAttac*(a"7 ; % 93L

ser$oAttac*(a". ; % 93L, ser$oAttac*(a"8 ; % 9RIPER

%MO IMIENTO A AN9ULO CALCULA3O ser$o rite(a","H' ; ser$o rite(a"7"H ; ser$o rite(a"."H, ;

%PRE9UNTA POR EL 9RIPPER

s:itc* 9 case ' ans:er 2 in)1t( CERRAR 9RIPERQ( #' ; if ans:er 22 ' ser$o rite(a"8" ,' ; dis)( 9RIPER A&IERTO ; 9 2 '; end if ans:er 22 ser$o rite(a"8" 5' ; dis)( 9RIPER CERRA3O ; 9 2 ; end case ans:er 2 in)1t( A&RIR 9RIPERQ( #' ; if ans:er 22 '

P + & i n a 4 < ;4


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ser$o rite(a"8" 5' ; dis)( 9RIPER CERRA3O ; 9 2 ; end if ans:er 22 ser$o rite(a"8" ,' ;

dis)( 9RIPER A&IERTO ; 9 2 '; end endend

Este !"digo lo i!i os #ara !alibrar los $ngulos 2ue se obtiene sin'atlab & 'atlab.

clear all ;close all ;clc;%-------------------------------------------------------------------------%delete(instrfind({ Port !"{ #de$#tt US&' ! ;)at*()at*" #*o+e#ste)*en#MATLAR,' ./#tool/o0#Ard1inoIOa 2 ard1ino( #de$#tt US&' ;%-------------------------------------------------------------------------%%SOLO USAMOS ALORES ENTEROS PARA LOS SER OSser$oAttac*(a", ; % 93L'ser$oAttac*(a"7 ; % 93Lser$oAttac*(a". ; % 93L,ser$oAttac*(a"8 ; % 9RIPER %O&TENEMOS LOS AN9ULOS REALES HUE IN9RESAN AL SER O

H'"H "H, B 2 realan le('" '"- ' ; ser$o rite(a","H' ;ser$o rite(a"7"H ;ser$o rite(a"."H, ;ser$o rite(a"8" 5' ;

Esta un!i"n nos da los angulos reales.f1nction H'"H "H, B 2 realan le(D'"D "D,

D,2D D,; %AN9ULO D7 SIEMPRE REGERI3O A D,

%RE9LAS PARA CALI&RACION @ LIMITES

%H' H' 2 5. D'; if (H' . H'2 .; end if (H' ' H'2'; end

%H H 2 5'-(D -,V ; if (H 5' H 2 5'; end

%H, if (D, ,,- 5' D

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D, 2 ,,- 5' D ; end

H, 2 88 D,; if (H, 5' H,2 5';

endend"digo donde obtene os #osi!i"n 4nal ediante los $ngulos de las

arti!ula!iones.clear all ; close all ; clc %FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFCON3ICIONES 3EPRO9RAMAFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF%%EL AN9ULO D, NUNCA 3E&E SER POSITI O SOLO NE9ATI O%se )1ede corre ir con 1n if else )ero +e da )ere>a %FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFME3I3AS 3ELRO&OTFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF% L 2 56';L, 2 56';L7 2 86'; %FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFCINEMATICA3IRECTAFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF%dis)( CINEMATICA 3IRECTA ;D dir 2 in)1t( In rese el an 1lo de la )ri+era artic1lacion= ;D, dir 2 in)1t( In rese el an 1lo de la se 1nda artic1lacion= ;D7 dir 2 -(D dir D, dir ; %D7 res)ecto a ? 2 '

%COMEN?AMOS CALCULOSD 2 D dirF)i# 5'; %con$ersion a radianesD, 2 D, dirF)i# 5'; %con$ersion a radianesD7 2 D7 dirF)i# 5'; %con$ersion a radianes P'2 ' ' 'B;

P 0 2 L Fcos(D ;P > 2 L Fsin(D ;P 2 '; P 2 P 0 P > P B; P,0 2 L Fcos(D L,Fcos(D D, ;P,> 2 L Fsin(D L,Fsin(D D, ;P, 2 '; P,2 P,0 P,> P, B; P70 2 L Fcos(D L,Fcos(D D, L7Fcos(D D, D7 ;P7> 2 L Fsin(D L,Fsin(D D, L7Fsin(D D, D7 ;P7 2 '; P72 P70 P7> P7 B;dis)( POSICION 3EL EGECTOR GINAL= ;dis)(P7 ;

P + & i n a < ;4


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%FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF9RAGICO FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF%fi 1re()lot(P'( "P'(, " sr " *old %)1nto)lot(P ( "P (, " sr %)1nto,)lot(P,( "P,(, " sr %)1nto7

)lot(P7( "P7(, " sr %)1nto. %lon it1des)lot( P'( P ( B" P'( P (, B" W %LIN4)lot( P ( P,( B" P (, P,(, B" W %LIN4,)lot( P,( P7( B" P,(, P7(, B" W %LIN47

rid ona0is( -, , -, , B%%%FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFCINEMATICAIN ERSAFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF%% P 2 < ? @B

P 2 P7 - L7 ' 'B; cosD, 2 (P( K, P(, K, P(7 K, - L K, - L,K, # (,FL FL, ; senD,) 2 sDrt( -cosD,K, ; %CO3O A&A O senD,n 2 -sDrt( -cosD,K, ; %CO3O ARRI&A

D, senD,) 2 atan,(senD,)"cosD, ; %CO3O A&A O D, senD,n 2 atan,(senD,n"cosD, ; %CO3O ARRI&A

D, in$ 2 D, senD,nF( 5'#)i ; %CO3O ARRI&A"SENTI3O 3E ROTACIONANTI ORARIO%%

r )os 2 sDrt(P( K, P(7 K, ; %PRO@ECCION RA3IO EN


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dis)( CINEMATICA 3IRECTA ; P0 2 in)1t( In rese la coordenada 2 in)1t( In rese la coordenada ?= ; P 2 in)1t( In rese la coordenada @= ;

P 2 P0 P> P B;

P 2 P - L7 ' 'B; cosD, 2 (P( K, P(, K, P(7 K, - L K, - L,K, # (,FL FL, ; senD,) 2 sDrt( -cosD,K, ; %CO3O A&A O senD,n 2 -sDrt( -cosD,K, ; %CO3O ARRI&A

D, senD,) 2 atan,(senD,)"cosD, ; %CO3O A&A O D, senD,n 2 atan,(senD,n"cosD, ; %CO3O ARRI&A

D, in$ 2 D, senD,nF( 5'#)i ; %CO3O ARRI&A" SENTI3O 3E ROTACIONANTI ORARIO%%

r )os 2 sDrt(P( K, P(7 K, ; %PRO@ECCION RA3IO EN


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"digo donde obtene os #osi!i"n 4nal ediante los $ngulos de lasarti!ula!iones.

PLANO XZ

PLANO XY

P + & i n a ;H < ;4


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GRAFICO 3D

5. IMPLEMENTACION.

P + & i n a ;; < ;4


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P + & i n a ; < ;4


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6. CONCLUSIONES:

Para reali>aciXn del )ro ecto se t1$o D1e tener)resente el interfa> Ard1ino Para enla>ar la)ro ra+aciXn del Matla/ de cine+Ytica directa e

in$ersa el des)la>a+iento de los ser$o +otores6Es necesario tener 1n +odela+iento +Ys co+)leto de lafZsica del ro/ot )ara )oder efect1ar 1n +e[or cYlc1lo"con solo linWs no es s1ficiente+ente )reciso6

Al *acer la cine+Ytica directa e in$ersa )ode+osconcl1ir D1e nos arro[a los +is+os $alores" tanto enYn 1los co+o )1ntos6

7. RECOMENDACIONES

Para 1na +e[or inter)retaciXn del /ra>o ro/Xtico .9L" esnecesario reali>ar la si+1laciXn 73 )ara )oder darnosc1enta el des)la>a+iento +o$i+iento del /ra>o ro/Xticoen fZsico6

Es necesario reali>ar la cali/raciXn de Yn 1los en elArd1ino" de/ido a D1e los Yn 1los D1e se tra/a[an enMatla/ son diferentes a D1e este re)resenta a losYn 1los6

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