Robot paralelo accionado por cables planar totalmente comandado
En esta asistencia de investigación se presenta el diseño y el control cinemático de un robot accionado con cables planar totalmente restringido con dos GDL, desarrollado en el semillero de investigación MEC-AUTRONIC de la Universidad de Ibagué. El prototipo desarrollado cuenta con un marco que sopo...
- Autores:
-
Urrea Florián, Jorge Mauricio
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4100
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4100
- Palabra clave:
- Robot paralelo
Robot paralelo comandado
Robot paralelo accionado con cables
Robot con cables
Robot con cables planar coman dado
Cable-Driven Parallel Robot
Cable Robot
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En esta asistencia de investigación se presenta el diseño y el control cinemático de un robot accionado con cables planar totalmente restringido con dos GDL, desarrollado en el semillero de investigación MEC-AUTRONIC de la Universidad de Ibagué. El prototipo desarrollado cuenta con un marco que soporta cuatro sistemas recolectores de cable que se unen en una plataforma móvil conocida como efector final. Para llevar a cabo el presente trabajo, se estableció una metodología de cuatro etapas que permitió cumplir a satisfacción los objetivos previstos inicialmente: En la primera etapa se investigaron las configuraciones y aplicaciones de los RPAC para la posterior caracterización de los mismos, lo cual condujo a la creación de una propuesta de un prototipo que sentó las bases del actual proyecto.Seguido a esto, se realizó el diseño mecánico y electrónico del prototipo, elaborando los cálculos para el sistema recolector de cable (caja reductora), estableciendo las dimensiones de la estructura y del efector final junto con la selección de los materiales para estos, y finalizando con la identificación y selección de los elementos del hardware requerido para el control del robot. En la siguiente etapa se realizó un modelo mecánico del robot en la herramienta computacional SolidWorks con los parámetros de diseño anteriormente establecidos, que sirvió como referente y guía para la construcción del prototipo experimental. Posteriormente, se desarrolló la cinemática inversa del robot para obtener el modelo matemático que define el movimiento del efector final, generando simulaciones de trayectorias en un entorno de desarrollo integrado (Octave), y con ello, obtener los valores de las coordenadas articulares de los actuadores que permitieron hacer pruebas reales con el prototipo experimental, para la posterior validación de su funcionamiento y presentando una precisión de 0.44 mm y un error porcentual del 1.4 % en promedio por trayectoria. |
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A. Arias, “Robot paralelo comandado por cables para la automatización de un cultivo de hortalizas,” Universidad de Ibagué, 2020, trabajo de grado. J. Taborda, “Control cinemático de un robot paralelo comandado por cables espacial,” Universidad de Ibagué, 2019, trabajo de grado. D. Ibañez, “Robot paralelo planar comandado por cadenas que permita el control de posición de un efector final a trayectorias definidas,” Universidad de Ibagué, 2019, trabajo de grado. J. Lehni and U. Franke, “Hektor,” 2002, [En línea]. Disponible en: http://juerglehni.com/works/hektor. R. Ranøyen, “Drawing machine - part. 2,” 2012, [En línea]. Disponible en: https://www. norwegiancreations.com/2012/04/drawing-machine-part-2. Y. Ben-Tsvi, “IOIO plotter,” 2015, [En línea]. Disponible en: http://ytai-mer.blogspot.com/2013/05/ ioio-plotter-and-motor-control-library.html. A. Fattah and S. K. 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García Vanegas, Jorge Andrés7124e278-a934-4877-a0af-bc160f5fa627-1Urrea Florián, Jorge Mauricioe885075e-5035-4282-a3c0-5b64993da9702024-02-23T14:28:53Z2024-02-23T14:28:53Z2020En esta asistencia de investigación se presenta el diseño y el control cinemático de un robot accionado con cables planar totalmente restringido con dos GDL, desarrollado en el semillero de investigación MEC-AUTRONIC de la Universidad de Ibagué. El prototipo desarrollado cuenta con un marco que soporta cuatro sistemas recolectores de cable que se unen en una plataforma móvil conocida como efector final. Para llevar a cabo el presente trabajo, se estableció una metodología de cuatro etapas que permitió cumplir a satisfacción los objetivos previstos inicialmente: En la primera etapa se investigaron las configuraciones y aplicaciones de los RPAC para la posterior caracterización de los mismos, lo cual condujo a la creación de una propuesta de un prototipo que sentó las bases del actual proyecto.Seguido a esto, se realizó el diseño mecánico y electrónico del prototipo, elaborando los cálculos para el sistema recolector de cable (caja reductora), estableciendo las dimensiones de la estructura y del efector final junto con la selección de los materiales para estos, y finalizando con la identificación y selección de los elementos del hardware requerido para el control del robot. En la siguiente etapa se realizó un modelo mecánico del robot en la herramienta computacional SolidWorks con los parámetros de diseño anteriormente establecidos, que sirvió como referente y guía para la construcción del prototipo experimental. Posteriormente, se desarrolló la cinemática inversa del robot para obtener el modelo matemático que define el movimiento del efector final, generando simulaciones de trayectorias en un entorno de desarrollo integrado (Octave), y con ello, obtener los valores de las coordenadas articulares de los actuadores que permitieron hacer pruebas reales con el prototipo experimental, para la posterior validación de su funcionamiento y presentando una precisión de 0.44 mm y un error porcentual del 1.4 % en promedio por trayectoria.In this research assistance presents the design and kinematic control of a fully restricted planar cable com-manded robot with two GDL, developed in the research group MEC-AUTRONIC of the University of Ibagué. The prototype developed has a frame that supports four cable collection systems that are joined together on a mobile platform known as the final effector. To carry out the present work, a four-stage methodology was established that would satisfy the objectives set out above: In the first stage, the configu-rations and applications of the CDPRs were investigated for their subsequent characterization, which led to the creation of a proposal for a prototype that laid the foundations for the current project. Following this, the mechanical and electronic design of the prototype was carried out, developing the calculations for the cable collection system (reducing box), establishing the dimensions of the structure and the final effector together with the selection of the materials for them, and ending with the identification and selection of the hardware elements required for the robot control. In the next stage a mechanical model of the robot was made in the computational SolidWorks with the previously established design parameters, which served as a reference and guide for the construction of the experimental prototype. Subsequently, the inverse kinematics of the robot was developed to obtain the mathematical model that defines the movement of the end effector, gene- rating trajectory simulations in an integrated development environment (Octave), and with this, obtain the values of the joint coordinates of the actuators which allowed real tests with the experimental prototype, for the subsequent validation of its operation and presenting a precision of 0.44mm and a percentage error of 1.4 % on average per trajectory.PregradoIngeniero Mecánico1. Introducción 1 1.1. Motivación y justificación. . . . 1 1.2. Objetivos. . . 3 1.2.1. Objetivo general. . . .3 1.2.2. Objetivos específicos. . . 3 1.3. Estructura del documento. . . .3 2. Estado del arte. . . . 4 2.1. Robots paralelos accionados por cables de tipo planar. . . . 4 2.2. Aplicaciones de RPAC Planar Suspendido. . . .6 2.3. Aplicaciones de RPAC Planar Comandados. . . .8 3. Modelado matemático. . . . 12 3.1. Descripción y nomenclatura del modelo. . . .12 3.2. Modelo cinemático directo. . . .14 3.3. Modelo cinemático inverso. . . .15 3.4. Espacio de trabajo. . . .16 4. Prototipo experimental. . . . 19 4.1. Proceso de prototipado. . . .19 4.2. Sistemas mecánicos. . . .21 4.2.1. Marco. . . .22 4.2.2. Cajas reductoras. . . .23 4.2.3. Efector final. . . .25 4.3. Sistema de control electrónico. . . .26 4.3.1. Actuador. . . .26 4.3.2. Controlador. . . .27 4.3.3. Tarjeta lógica. . . .27 4.3.4. Montaje del hardware de control. . . .28 5. Resultados simulados y experimentales. . . . 29 5.1. Resultados simulados. . . .29 5.1.1. Espacio de trabajo. . . .29 5.1.2. Generación de trayectorias. . . .30 5.2. Resultados experimentales. . . . 32 5.2.1. Generación de trayectorias. . . .32 6. Conclusiones y recomendaciones. . . . 37 6.1. Conclusiones. . . .37 6.2. Recomendaciones. . . .37 Referencias bibliográficas. . . . 40 A. Planos del robot. . . . 41 B. Especificaciones del motor paso a paso. . . . 53 C. Diseño del tornillo sinfín corona. . . . 5567 páginasapplication/pdfUrrea Florián, J. M., (2020). Robot paralelo accionado por cables planar totalmente comandado. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4100https://hdl.handle.net/20.500.12313/4100spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaA. Arias, “Robot paralelo comandado por cables para la automatización de un cultivo de hortalizas,” Universidad de Ibagué, 2020, trabajo de grado.J. Taborda, “Control cinemático de un robot paralelo comandado por cables espacial,” Universidad de Ibagué, 2019, trabajo de grado.D. 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