Diseño y construcción de un brazo robot para trazado de diagramas
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Date
2016
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
The thesis objective was to design and build a low–cost robot arm appropriate for drawing diagrams on a plane. The robot arm has two rotational joints attached directly to servomotors. The end-effector consists of a simple mechanism whose function is to move up and down the tool that could be a pencil, pen, etc. The dynamic model of the robot arm was developed by using the Lagrangian formulation, motors and sensors were also modeled. The developed models contain parameters which must have been found, the robot arm model parameters were found through simple methods of basic physics, whereas the motors model parameters were found by stimulus-response experiments, these experiments demonstrated that the model is close to reality. A model-based control system was developed, i.e., using the dynamic model of the system. Due to its high computational cost, the control system was developed on MATLAB, leaving aside the control circuit included in the servomotors. A PIC microcontroller was used as an interface between the PC and the robot arm. Integrated circuits such as PIC, H bridge and MAX232 enormously simplified the task of supplying power, acquire data, and communicate with a PC. The robot arm did not require a complex mechanical design since it is exposed to low stresses, besides that the motors have a structure of great adaptability. The cost of the prototype was S/. 150.00 (US $54). The total weight of the robot arm was 410 g. The author considers that the design and building of a lowcost robot arm to produce satisfactory results is feasible, provided that the associated theoretical foundations are correctly applied.
Description
El objetivo de la presente tesis fue diseñar y construir un brazo robot de bajo costo apropiado para el trazado de diagramas en un plano. El brazo robot tiene dos articulaciones rotacionales acopladas directamente a servomotores. El efector final consiste en un mecanismo simple cuya función es de subir y bajar la herramienta de trabajo que puede ser un lápiz, lapicero, etc. Se desarrolló el modelo dinámico del brazo robot mediante la formulación de Lagrange, además se modelaron los motores y los sensores. Los modelos desarrollados contienen parámetros que debieron ser hallados, los parámetros del modelo del brazo robot se hallaron mediante métodos simples de física básica, mientras que los parámetros del modelo de los motores fueron hallados mediante experimentos estímulo-respuesta, estos experimentos demostraron que el modelo se aproxima a la realidad. Se desarrolló un sistema de control basado en modelo, es decir, utilizando el modelo dinámico del sistema. Por su alto costo computacional, el sistema de control fue desarrollado en MATLAB, dejando de lado el circuito de control incluido en los servomotores. Se usó como interfaz entre la PC y el brazo robot un microcontrolador PIC. Los integrados como el PIC, el puente H y el MAX232 simplificaron enormemente la tarea de suministrar potencia, adquirir datos y comunicarse con una PC. El brazo robot no requirió de un diseño mecánico complejo, ya que está expuesto a bajos esfuerzos además de que los servomotores tienen una estructura de gran adaptabilidad. El costo del prototipo fue de S/. 150.00. El peso total del brazo robot fue de 410 g. El autor considera que el diseño y construcción de un brazo robot de bajo costo y que dé resultados satisfactorios es factible, siempre que se apliquen de manera correcta los fundamentos teóricos asociados.
Keywords
Diseño y construccion de un brazo robot