BRAZO ROBÓTICO (4DOF)

BRAZO ROBÓTICO (4DOF)

Benjamín Correa Armendáriz, Héctor Andrés González Martínez

Universidad Politécnica de San Luis Potosí

San Luis Potosí, México

Abstract— La robótica es una ciencia interdisciplinaria y dentro de sus fundamentos para movimiento es utilizada la matriz Denavit-Hartenberg, la cual es utilizada en este proyecto para la construcción y mejora de un brazo robótico, el cual tiene como finalidad apilar diferentes masas en un punto en el espacio.

I. INTRODUCCION

     La robótica es una rama interdisciplinaria de la ingeniería, que se desprende de la ingeniería mecánica, electrónica, eléctrica, teoría del control, matemáticas y ciencias de la computación. Estudia el análisis, diseño, manufactura y aplicación de máquinas automáticas con cierto grado de inteligencia, capaces de realizar tareas que pueden reemplazar las actividades de un ser humano.

     Dentro del temario para la materia Matemáticas III: Algebra lineal, se encuentra el estudio de la matriz Denavit-Hartenberg, la cual explica el procedimiento sistemático para describir la estructura cinemática de una cadena articulada constituida por articulaciones con un solo grado de libertad. Dicho fundamento es aplicado para el diseño y programación en la robótica.

II. DESARROLLO

Para aplicar los conocimientos obtenidos durante el semestre en la materia de Matemáticas III: Algebra Lineal, se construyó, programó y probó un brazo robótico, el cual ejemplifica la aplicación de la Matriz Denavit-Hartenberg en la industria. Este brazo, también conocido como Gripper, cuenta con 4 grados de libertad (4DOF, o 4 Degrees Of Freedom), ya que opera con cuatro servomotores situados en diferentes partes de la estructura, como se muestra en la Ilustración I:

[pic 1]

Ilustración 1 Partes del Arm Gripper 4DOF

Se realizaron 7 etapas o entregas durante el parcial, las cuales evaluarían el avance o progreso del brazo robótico. Las etapas son las siguientes:

1. Calibración de servomotores.
2. Medición de magnitudes.
3. Ensamble.
4. Cinemática inversa en el robot (coordenadas).
5. Espacio de trabajo de Arm Gripper 4DOF (tabla).
6. Estabilidad mecánica.
7. Desafío final.

     Explicaremos a detalle el trabajo realizado.

CALIBRACIÓN DE SERVOMOTORES

Material requerido:

• 3 servomotores sg-90
• 1 servomotor mg-90
• 6 cables DUPONT M-H 20 cm
• 8 cables DUPONT M-H 10 cm
• Placa Arduino UNO, cable
• Protoboard

     Se llevó a cabo la calibración de los servomotores usando el programa Arduino, en el cual se manipulo los valores y se obtuvo conocimiento del sentido de giro de cada servomotor. En la Ilustración 2 podemos observar el código.

[pic 2]

Ilustración 2 Calibración

MEDICIÓN DE MAGNITUDES

     Para esta práctica se llevó a cabo el ensamble y se tomaron longitudes, así como el peso de cada uno de los componentes, el cual sería utilizado más adelante con el cálculo de torque y matriz Denavit-Hartenberg.

ENSAMBLE

     Se pidió evidencia del ensamble del brazo robótico, también se terminó de calibrar los servomotores para colocar las láminas que lo unen a la estructura del gripper. Podemos observarlo en la siguiente secuencia de imágenes:

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