SIMULACION DE UN ROBOT KUKA

Simulación de un Robot industrial KUKA kr5 principio Denavit-Hartenberg

Vanesa Giozelin Ramos Rea

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo

 Facultad de Informática y Electrónica

Riobamba-Ecuador

vanesa.giozelin@espoch.edu.ec

Abstract. - In this work the simulation for the design of an industrial robot KUKA KR 5 sixx 850 using the software Solidwork and Matlab-SimMechanics will be explained. The use of Solidwork allows to make an analysis and validation of the kinematic and dynamic model of the manipulator and to solve the problem of control of the robot, Matlab and SimMechanics are used. It also shows how the simulation is applied to make a virtual environment, and how the links and joints are joined to the shape of the robot manipulator, so the simulation of the collaboration is used for the design of robots. validate the control algorithms in simulation before carrying out the experimental validation.

Palabras Clave- - KUKA, DENAVIT-HARTENBERG, Matlab

1. introduction

La simulación cooperativa es más conocida como co- simulación, no es más que una metodología de simulación que permite a los componentes individuales para simular en ambientes virtuales y que se ejecutan simultáneamente, por lo que se tiene intercambio de información de manera colaborativa. La simulación la han empleado como una herramienta de apoyo para el diseño de exoesqueletos [1], así como el diseño de vehículos [2], planeación de trayectorias de robots cuadrúpedos [3], entre otras aplicaciones Se han empleado diferentes softwares para realizar la simulación como Adams, plataformas MPSoC, SimMechanics [4 y 5].

Este trabajo consiste en desarrollar un software que unos dos programas (co-simulación) para el control de posición de un robot manipulador industrial de seis grados de libertad (g.d.l.) Kuka KR5 sixxR850. El primer paso consiste en realizar el modelo del robot en forma virtual, es decir hacer los eslabones y articulaciones en Solidword.

Estos nuevos dispositivos electrónicos tienen unas características excepcionales para convertirse en el centro de atención de la electrónica.

1. SolidWorks

Es un programa de diseño asistido por computadora para modelado mecánico desarrollado en la actualidad por SolidWorks Corporation. El programa permite modelar piezas y conjuntos y extraer de ellos tanto planos como otro tipo de información necesaria para el análisis. Es un programa que funciona con base en las nuevas técnicas de modelado con sistemas CAD. El proceso consiste en trasvasar la idea mental del diseñador al sistema CAD, construyendo virtualmente la pieza o conjunto. [6]

1. SimMechanics

Es una herramienta que se usa para modelar y simular sistemas mecánicos de forma muy fácil y eficiente en el ambiente de Simulink/Matlab, además de poder realizar el estudio y análisis del sistema sin la necesidad de escribir complejas ecuaciones y modelos matemáticos. El estudio de los sistemas mecánicos puede ser realizado desde la interfaz gráfica de Simulink. SimMechanics permite trabajar con diagramas de bloques para simular el movimiento de sistemas mecánicos y medir el movimiento generado por la actuación mecánica. [10 y 11]

1. MODELADO DEL ROBOT MANIPULADOR

KUKA KR5 sixxR850

El robot KUKA KR 5 six R850 es un robot de brazo articulado con 6 ejes fabricado en fundición de metal ligero. La Fig. 1 muestra el robot manipulador con sus especificaciones técnicas.

[pic 1]

FIGURA 1. ROBOT MANIPULADOR KUKA KR5

1. Muñeca central.
2. Brazo.
3. Brazo de oscilación.
4. Columna giratoria.
5. Base del robot.
6. Instalación eléctrica.

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1. . Cinemática directa de la KUKA KR5 sixx 850.

Para poder obtener la cinemática directa del robot KUKA KR5 Sixx 850 primero se establecieron los sistemas de coordenadas de cada articulación, como se observa en la Fig. 2. Una vez establecidos los ejes de todas las articulaciones obtenemos los parámetros de acuerdo con el método de Denavit-Hartenberg, como se muestra en la Tabla 1.[7]

[pic 2]

FIGURA 2. SISTEMAS DE COORDENADAS

Con los parámetros de la Tabla 1, se obtienen las matrices de transformación para cada eslabón.

TABLA 1. Parámetros de Denavit-Hartenberg

1. Modelo dinámico de la KUKA KR5 sixx 850.

Para el modelado dinámico del robot se desarrolla por el método de Euler-Lagrange, por lo cual partimos de la siguiente Eq. (1)[7][pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

1. KUKA KR5 sixx R850 en Solidwork

1. En la Fig. 3 se muestra el diseño del robot manipulador industrial realizado en solidwork, donde se muestran los eslabones y articulaciones. [8]

[pic 6]

1. FIGURA 3. KUKA KR5 SIXX850 EN SOLIDWORKS

2. El modelo del Robot KUKA KR5 realizado en Solidwork es exportado a Simulink/Matlab, y aparece en diagramas de bloques en SimsMechanics, tal como se observa en la Fig. 4.

3. [pic 7]FIGURA 4. Modelo dinámico en SimMechanics.

1. Simulación del modelo dinámico

1. Para hacer la simulación en Matlab del modelo dinámico partimos de la Ecuación (1) ya bien conocida por todos y se despeja la aceleración angular como se observa en la Ecuación (2).

[pic 8]

Y la simulación del modelo en Matlab es mostrado en la Fig. 5, con las ecuaciones matemáticas obtenidas. Esto con la finalidad de comparar el modelo obtenido matemáticamente con el realizado en SolidWork.

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