DESARROLLO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE MOVIMIENTO PARA UN ROBOT HEXÁPODO Y COMPROBACIÓN DE MOVIMIENTOS ANGULARES. Aldo A. García G., Guillermo Silva P. y Karla A. Camarillo G. Centro Nacional de Metrología J. Antonio torres ·118, Zona de oro 1, Celaya, Gto. (044)
[email protected] RESUMEN: Este articulo describe el desarrollo de la investigación hecha a un robot hexápodo y el ® programa desarrollado en LabView que sirve de interfaz para controlarlo con seis grados de libertad. Caracterizando el robot usando sensores angulares y comparando los valores de los comandos ejecutados y los reales en la programación y posteriormente el establecimiento del protocolo de comunicación [1] IEE802.3, siendo de esta una red industrial aplicada a una topología de anillo retroalimentada, con el fin de desarrollar aplicaciones tales como calibración y simuladores de vuelo o trayecto terrestre. mejore a las actuales que controlan al robot, añadiendo controles análogos y digitales tales 1. INTRODUCCIÓN. como joysticks y/o sensores angulares. La evolución de los robots para el trabajo con objetos y mecanizado ha mejorado con rapidez en estos últimos años. Los mercados y empresas demandan mayor calidad, productividad, precisión y seguridad en los procesos de manufactura. Esto ha llevado a la creación de maquinas de gran velocidad y completamente autónomas. Una de las alternativas que presenta mayor interés en el desarrollo de manipuladores y maquinasherramienta es el de los robots paralelos [2], debido a las ventajas que presentan estos mecanismos ante los robots convencionales o seriales. Sin embargo, a pesar de las ventajas dinámicas que presentan los robots paralelos, estos también tienen desventajas que limitan su aplicación: el reducido espacio de trabajo, el alto costo de fabricación y las múltiples singularidades que presentan. Los robots paralelos como el robot hexápodo del Centro Nacional de Metrología (Fig.1) son un mecanismo de lazo cerrado, presentando un buen desempeño en términos de precisión, rigidez y habilidad de manipular grandes cargas. Estos robots paralelos han sido usados en numerosas aplicaciones como en el ramo de astronomía, para simuladores de vuelo, y que han tomado también mucha importancia en el sector industrial metalmecánica, aviación, biomecánica, etc.
Fig. 1. Robot Hexápodo capaz de moverse en seis grados de libertad, se muestran 3 ejes de traslación (X, Y, Z) y 3 rotaciones en la plataforma (Roll, Pitch y Yaw).
Este proyecto ha sido propuesto por el Centro Nacional de Metrología para la generación de movimientos con el robot hexápodo con una ® interfaz propia desarrollada en LabView y que
1
2. CUERPO PRINCIPAL DEL TRABAJO
necesarias para especificar la configuración de un mecanismo por completo. El criterio de Grubler es válido considerando que las restricciones impuestas por las juntas son independientes unas de otras y no introducen redundancias.
2.1 CARACTERIZANDO EL CONTROL DEL ROBOT HEXÁPODO El robot hexápodo es un mecanismo y es la sinergia de varias disciplinas (Fig.2.) involucradas, la parte mecánica que comprende la estructura y el mecanismo: eslabones, juntas, la base y plataforma, los grados de libertad, cinemática y dinámica. La parte eléctrica y electrónica como: cables, servomotores, switches, botones, controladores, FPGA, etc. La parte de sistemas y redes industriales: programación del protocolo de comunicación, las conexiones y retroalimentaciones, la parte intangible pero que se representa como un lenguaje de programación encargado de designar el comportamiento del robot e importante para su control.
2.2.1 Eslabones binarios libertad pasivos [4]
con
grados
de
Eslabón del tipo S-S del robot Hexápodo con rotación sobre un eje a través de centros de junta esférica con un grado de libertad pasivo no puede transmitir torque, y además movimiento sobre un eje pasivo. Cuando dicha junta existe en un mecanismo, un grado de libertad debe ser sustraído de la ecuación de grados de libertad. Siendo el número de grados pasivos de libertad en un mecanismo, entonces los grados activos restantes de libertad se dan con la siguiente ecuación.
ELECTRONICA SISTEMAS Y REDES INDUSTRIALES
MECÁNICA
Donde: F=Grados de libertad del mecanismo =Grados de movimiento relatico permitido por la junta i. j=numero de juntas en un mecanismo, asumiendo que todas las juntas son binarias n=numero de eslabones en un mecanismo, incluyendo el eje fijo. =grados de libertad de los que esta concebido un mecanismo para la función del espacio. =el numero de grados pasivos de libertad en un mecanismo.
ROBOT HEXÁPODO
Fig. 2. Elementos que conforman al sistema de control del robot hexápodo. 2.2 ANÁLISIS MECÁNICO
Para el robot hexápodo se podría denotar que
En la parte mecánica se caracterizó una parte obteniéndose los grados de libertad del robot paralelo además de comparar los valores de posicionamiento de la plataforma con sensores en un arreglo de 6 GDL para ver la similitud o discrepancia de lo fijado por el usuario y lo que en realidad se ejecuta.
, los grados de libertad son: F=6(14-18-1) + (12x3+6)-6=6…(2)
Los grados de libertad [3] de un mecanismo son el número de parámetros independientes o entradas
2
Fig. 3. Representación del robot hexápodo.
2.3 ANÁLISIS ELECTRICO
Fig. 4. Representación del control del robot tiempo de respuesta de la red SynqNet es de
