Diseño, construcción y control en tiempo real de un brazo robótico de dos grados de libertad

Abstract

RESUMEN: En este trabajo de tesis se diseña y construye un robot manipulador de dos grados de libertad. La posición de este robot es controlada en tiempo real para realizar las tareas de regulación y seguimiento de trayectorias. Estos dos problemas de control son resueltos usando un controlador proporcional-integral-derivativo (PID). La posición del extremo del robot se controla indirectamente a través del control de la posición de las uniones. Las ganancias del controlador son seleccionadas usando el criterio de sintonía propuesto por Hernández, Santibáñez y Silva en 2008 [23]. Se estudia la cinemática y la dinámica del robot para obtener sus modelos cinemático y dinámico. El robot es diseñado mecánicamente usando el software SolidWorks. Siguiendo este diseño, las piezas mecánicas del robot son maquinadas en un centro de maquinado y con la ayuda del software CAMWorks. El software SolidWorks es usado de nuevo para estimar los valores numéricos de los parámetros del modelo dinámico del robot (masas e inercias). Los actuadores del robot (motores de CD con escobillas) son seleccionados tomando en cuenta esta información para asegurar que el robot puede alcanzar cualquier configuración dentro de su espacio de trabajo. Las tarjetas de las interfaces electrónicas son construidas con ayuda del software Altium Designer. El sistema de control en lazo cerrado es probado en simulación usando Matlab-Simulink y posteriormente se procede a realizar los experimentos correspondientes (en tiempo real).