Tópicos de robótica II

Otoño 2012

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE GUANAJUATO

TOPICOS DE ROBOTICA II

REPORTE DE PROYECTO

INTEGRANTES: MIGUEL EDUARDO MONTERO

JAVIER VILLAGOMEZ UBALDO PÉREZ

Profesor: M.C. FRANCISCO GUSTAVO MOTA MUÑOZ,

Cortázar, Guanajuato a 20 de agosto de 2012.

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INDICE. 1) Introducción ............................................................................................... 3

2) Objetivo General ........................................................................................ 3 3) Objetivos ................................................................................................... 3 4) Justificación ............................................................................................. 3

6) Material ..................................................................................................... 4 5) Marco teórico ............................................................................................. 4 5.1) Robot ............................................................................................ 4 5.1) Cinemática directa ........................................................................ 5 5.1) Cinemática inversa ....................................................................... 6 5.1) Sistemas empotrados Arduino-LabView ....................................... 6 6) Desarrollo .................................................................................................. 6 7) Conclusión ............................................................................................... 10 8) Bibliografía ............................................................................................... 10

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Introducción

El control de los robots es una actividad muy atractiva para la comunidad estudiantil de la Ingeniería Robótica de la Universidad Politécnica de Guanajuato así que se construirá un manipular de dos grados de libertad que permita entender de manera más gráfica y física de los robots que se encuentran en la industria que permiten el desarrollo de la económica en el sector automotriz, el manipulador será construido con materiales ligeros y resistentes para que pueda moverse con firmeza teniendo un pelo ligero, el control será con un sistema empotrado Arduino mediante un enlace con el programa Labview, para así ofrecer un mejor entendimiento de los robots controlados en el sector automotriz.

Objetivo General.

Desarrollar un manipulador de dos grados de libertad y controlarlo para que pueda seguir una línea recta mediante la aplicación de la cinemática directa e inversa.

Objetivos:

Obtener materiales ligeros y resistentes. Construir un manipular de dos grados de libertad. Acoplar el sistema Arduino al manipulador. Desarrollar una comunicación Arduino-LabView. Controlar los servomotores mediante el enlace Arduino-LabView. Trazar una línea recta con el manipular de dos grados de libertad.

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Justificación

Existe una necesidad latente en la comunidad estudiantil de la carrera Ingeniería Robótica de la Universidad de Politécnica de Guanajuato, para entender , manipular ,construir y controlar un robot de dos grados de libertad para comprender el funcionamiento y programación interna que tienen los manipuladores robóticos en la industria que controlan muchos procesos industriales del sector automotriz o en general.

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Material.

2 servomotores (movimiento) 1 policarbonato 60cm por 60 cm (base) 1 sistema empotrado Arduino (control) 1 Laptop o pc (control) Software Labview (control) Plumón

Marco teórico.

Robot.

Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo

general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos,

ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia creada en sus

movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio razonable y

profundo en el área de la ciencia y tecnología.

Cinemática directa.

Se denomina cinemática directa a una técnica usada en gráficos 3D por

computadora, para calcular la posición de partes de una estructura articulada a

partir de sus componentes fijas y las transformaciones inducidas por

las articulaciones de la estructura.

Un ejemplo típico de estructura jerárquica sobre el que realizar éstos cálculos es

un robot, formado por cuerpos rígidos enlazados por articulaciones. Se puede

establecer un sistema de referencia fijo situado en la base del robot, y describir la

localización de cada uno de los eslabones con respecto a dicho sistema de

referencia. Una pieza rígida A depende jerárquicamente de otra B si, para alcanzar

la parte fija de la estructura (base del robot) desde A, se debe pasar por B. Para

calcular la posición de una pieza rígida de la estructura se deben calcular las

posiciones de todas las piezas de las que depende. Bibliotecas gráficas de uso

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generalizado, como OpenGL, están diseñadas para facilitar estos cálculos y

llevarlos a cabo eficientemente mediante pilas de matrices.

La denominación de esta técnica se adopta en contraposición a otra técnica

relacionada, la cinemática inversa, que consiste en calcular las transformaciones

necesarias en las articulaciones de una estructura, de modo que su extremo se

coloque en una posición determinada.

Cinemática inversa.

En Robótica, la Cinemática inversa (IK) es la técnica que permite determinar el

movimiento de una cadena de articulaciones para lograr que un actuador final se ubique en una posición concreta. El cálculo de la cinemática inversa es un problema complejo que consiste en la resolución de una serie de ecuaciones cuya solución normalmente no es única.

Sistemas empotrados Arduino-LabView

En Robótica el uso de sistemas empotrados es muy común ya que ha facilitado el control de ciertos elementos que por electrónica analógica no podría hacer de una forma rápida, eficiente y en una respuesta automática así que para este proyecto se empotro el sistema Arduino que es de código abierto junto con el software Labview que es de código cerrado el software Labview realizara el cálculo de la cinemática inversa y se la pasara al Arduino en señal digital por puerto USB mediante Visa que es un estándar para transmitir datos y así de esta forma Arduino tenga sus salidas para que pueda controlar el robot y tener una retroalimentación de posición del robot mediante la señal tipo potenciómetro del potenciómetro integrado en los servomotores.

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Desarrollo.

Construcción.

Figura 1.1 Policarbonato

Figura 2.1 Servomotores

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Figura 3.1 Tarjeta Arduino

Figura 4.1 Fuente de poder.

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Figura 5.1 Labview

Figura 5.2 cinemática directa

Figura 5.3 cinemática inversa

Figura 5.4 Zona grafica

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Ensamble

Figura 6.1 material ensamblado.

Figura 7.1 Trazado de línea recta

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Conclusión.

Los sistemas que determinan la cinemática inversa tienen que ser muy precisos y su margen de error debe tender a cero por que esta operación no debe de tener error, y se tiene que interpolar el movimiento mediante generador de trayectorias para hacer eficiente el uso de un robot.

Bibliografía.

Introducción a la Robótica 3 Ed

Autor Craig John.