Diseño y simulación de un manipulador robótico para mejorar la precisión de los parámetros de la siembra mecanizada de semillas de maíz amarillo duro INIA 605 e INIA 619
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Date
2022-11
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
Arnold Jair Rodríguez Carbajal; Josmell Henry Alva Alcántara; Sixto Ricardo Prado
Gardini. Diseño y simulación de un manipulador robótico para mejorar la precisión
de los parámetros de la siembra mecanizada de semillas de maíz amarillo duro INIA
605 e INIA 619. Trujillo, 2022, 304 páginas. Tesis para optar el título de Ingeniero
Mecatrónico, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Trujillo.
El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y simular un manipulador robótico para
mejorar la precisión de los parámetros de la siembra mecanizada de semillas de maíz
amarillo duro INIA 605 e INIA 619, siendo una investigación aplicada y desarrollada
siguiendo la norma VDI 2206. Se inició identificando el proceso y parámetros técnicos
de la siembra de las semillas de maíz amarillo duro INIA 605 e INIA 619, determinando
los requerimientos de diseño del manipulador robótico y la morfología adecuada para
proponer su mejor diseño conceptual. Con el diseño conceptual desarrollado se modeló
la cinemática del manipulador robótico con la obtención de los parámetros de DenavitHartenberg, y luego la dinámica a partir del modelo dinámico de Euler - Lagrange.
Luego se diseñó el sistema mecánico asignando las dimensiones y modelando la
estructura mecánica para obtener sus parámetros estructurales que permitan dimensionar
los actuadores que cumplan con los requisitos, para luego diseñar el efector final
considerando las características físicas de las semillas. Seguidamente se diseñó el sistema
eléctrico y electrónico seleccionando los actuadores, sensores, tarjetas de potencia y de
control, y estableciendo sus conexiones. Para el diseño del sistema de control cinemático
se utilizaron trayectorias PTP y lineales, mientras que el control dinámico fue
monoarticular usando el control PID que incluyen los servomotores seleccionados,
además se diseñó una interfaz de control para el robot. Finalmente se obtuvieron los
planos mecánicos, neumáticos y eléctricos del manipulador robótico y se realizó la
simulación de la siembra en el entorno virtual de CoppeliaSim utilizando la interfaz de
control; a partir de la cual se obtuvieron los puntos de sembrados para diferentes
combinaciones de densidad y profundidad de siembra dando como resultado una
precisión de más del 99.7% y 98.5% respectivamente.
Description
Arnold Jair Rodríguez Carbajal; Josmell Henry Alva Alcantara; Sixto Ricardo Prado
Gardini. Design and simulation of a robotic manipulator to improve the precision of
the mechanized planting parameters of hard yellow corn seeds INIA 605 and INIA
619. Trujillo, 2022, 304 pages. Thesis to opt for the title of Mechatronics Engineer,
Faculty of Engineering, National University of Trujillo.
The objective of this work is to design and simulate a robotic manipulator to improve the
precision of the parameters of the mechanized planting of hard yellow corn seeds INIA
605 and INIA 619, being applied research and developed following the VDI 2206
standard. It began by identifying the process and technical parameters of sowing hard
yellow corn seeds INIA 605 and INIA 619, determining the design requirements of the
robotic manipulator and the appropriate morphology to propose its best conceptual
design. With the conceptual design developed, the kinematics of the robotic manipulator
were modeled by obtaining the Denavit-Hartenberg parameters, and then the dynamics
from the Euler-Lagrange dynamic model.
Then the mechanical system was designed assigning the dimensions and modeling the
mechanical structure to obtain its structural parameters that allow dimensioning the
actuators that meet the requirements, and then design the final effector considering the
physical characteristics of the seeds. Next, the electrical and electronic system was
designed, selecting the actuators, sensors, power and control cards, and establishing their
connections. For the design of the kinematic control system, PTP and linear trajectories
were used, while the dynamic control was monoarticular using the PID control that
includes the selected servomotors, in addition, a control interface for the robot was
designed. Finally, the mechanical, pneumatic and electrical drawings of the robotic
manipulator were obtained, and the sowing simulation was carried out in the virtual
environment of CoppeliaSim using the control interface; from which the sowing points
were obtained for different combinations of sowing density and depth, resulting in an
accuracy of more than 99.7% and 98.5%, respectively
Keywords
Diseño y simulación de un manipulador robótico