4Universidad abierta y a distancia .pizo, Hands ,Robot Alacena .

(Robot de alacena Pizo, enver., cod 94517159hands , kenys PRESENTADO POR:

KENIS HANS ESTRADA

CC: 1077466981

ENVER RICARDO PIZO TABARES CODIGO: 94517159

GRUPO: 299012_7

CURSO:

ROBOTICA AVANZADA

MANUEL ENRIQUE WAGNER

TUTOR

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA-UNAD-

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

CEAD o CCAV QUIBDO

Ao 2015UNAD ResumenEn este informe se presenta un robot que soluciona una necesidad de organizacin en una lacena donde se manejan repuestos pequeos pero costosos, basados en pautas dadas en el curso y autoaprendizaje seI. INTRODUCCINPara esta fase tendremos en cuenta otras variables como las dimensiones del robot, grados de libertad, condiciones ambientales a las que estar expuesta la mquina y posicin de equilibrio. Las dimensiones que tendr el robot, incluyendo los grados de libertad. En el siguiente trabajo encontrramos informacin sobre el desarrollo de un robot

Que de manera eficiente ayude a ingresar elementos en una lacena.

Un brazo manipulador o brazo robtico se puede definir como el conjunto de

Elementos electromecnicos que propician el movimiento de un elemento terminal

(gripper o herramienta) .

La constitucin fsica de la mayor parte de estos manipuladores guarda cierta similitud con la anatoma de las extremidades superiores del cuerpo humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen al robot, se usan trminos como: cintura, hombro

Tomando en cuenta que la mayora del equipo robtico dentro de un rea acadmica y de investigacin son de tipo industrial o comercial

En los cuales se basan ms a su control que a su modelado, en este artculo se presenta una metodologa de diseo propio y construccin de un brazo manipulador de 5 grados de libertad (GDL) basado en la tecnologa CAD

Un brazo manipulador o brazo robtico se puede definir como el conjunto de elementos electromecnicos que propician el movimiento de un elemento terminal

La constitucin fsica de la mayor parte de estos manipuladores guarda cierta similitud con la anatoma de las extremidades superiores del cuerpo humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen al robot, se usan trminos como: cintura, hombro, brazo, codo, mueca, Una especificacin general de un brazo robtico comprende: sus grados de libertad, su configuracin y su cinemtica directa e inversa Estas especificaciones son dadas desde el diseo propio de cada robot y su aplicacin

1.faseDiseo El brazo robtico est compuesto de segmentos o miembros interconectados por puntas o articulaciones, cada articulacin est compuesta sobre un eje del cual giran dos segmentos, cuyos movimientos son generados por servomotores. Los distintos elementos del brazo son: la base (A), el hombro (B), el brazo (C), codo (D), mueca (E) y pinza (F).

anlisis de sus principales caractersticas para determinar su peso, el cual es de 4kg, amplitud, velocidad y resolucin

Posicin del robot para el giro de las articulaciones

CONTROL DE ROBOT MANIPULADOR

Los clculos para controlar los movimientos del robot estn basados en cinemtica directa e inversa. Sin embargo se plantea un previo tratamiento matemtico matricial, algebraico y razonamiento geomtrico

CORDENADAS HOMOGENEAS Y MATRIZ DE TRANFORMACION

Es un espacio tridimensional un vector de posicin T se representa por un vector ampliado) T en la representacin de las coordenadas homogneas

Las coordenadas fsicas se relacionan con las fsicas como: pz =xpz / w

La matriz de transformacin homognea es una matriz 4*4 que transforma un vector de posicin expresado en coordenadas homogneas desde un sistema de coordenadas a otro

Los distintos elementos del brazo son: la base (A), el hombro (B), el brazo (C), codo

Analisis del circuito , FUNCIONAMIENTO

(D), mueca (E) y pinza (F). Anlisis de sus principales caractersticas para determinar su peso, el cual es de

4kg, amplitud, velocidad y resolucin se piensa principalmente en una adaptacin de un programa computacional proporcionado por la plataforma de la universidad

PROBLEMA: En la actualidad tenemos la necesidad de organizar pequeos repuestos en una lacena, son pequeos pero valiosos, el problema es que el desconocimiento de la persona que almacena hace que en muchas ocasiones troque los repuestos y se dificulte el ubicarlos, esto hace que cada mes tengamos que estar inventariando esta lacena que es algo as como una piatera tarda todo el da (tres personas)y se vuelve a desorganizar ya que no tenemos una persona dedicada al 100 a este mueble (tampoco se justifica )

Idea:

La idea es en un mueble de muchos cajones colocar un robot manipulador que ubique y retire los repuestos sin margen de error, dando un cdigo en el computador el brazo lo ubique o retire segn el cdigo

Robot manipulador para ser ubicado al frente de la lacena

A favor tenemos que es un recinto cerrado, con aire acondicionado, la lacena es de tamao de un armario lo que nos ayuda a que el robot sea pequeo y por ende menos costoso, Manejaramos en esta lacena un promedio de 300 repuestos, son piezas electrnicas sin forma constante y en bolsas antiestticas, empaques muy pequeos plsticos.

LOS ELEMENTOS QUE FORMAN PARTE DE LA TOTALIDAD DEL ROBOT SON:

Manipulador

Controlador

Dispositivos de entrada y salida de datos

Dispositivos especiales puntas o articulaciones

Control con componentes inteligentes

REPRESENTACIN DE LA ORIENTACINCuando necesitamos definir un punto en el espacio, es suficiente a travs de los datos correspondientes a su posicin. Pero para el caso de un slido, se precisa adicionalmente contar con su orientacin respecto a un sistema de referencia.

Para el caso que nos corresponde mencionar, de nuestro brazo robtico adems de especificar la posicin de extremos, tambin se requiere indicar su orientacin. Una orientacin referida al espacio tridimensional, la podemos definir mediante varios grados de libertad, lo que se traduce como varios componentes linealmente independientes. La orientacin de un objeto respecto a un sistema de referencias, se intenta de manera habitual y relativamente cmoda, asignado al objeto de nuevo sistema, y luego se estudia las relaciones especiales que existen entre estos dos sistemas, cuya versin es la de coordenadas rectangulares.

Casi siempre, esta relacin se presenta mediante la posicin y orientacin del sistema de los diferentes mtodos con los cuales se representan las orientaciones, se consideran que ambos coinciden en el origen, y que por consiguiente no se registra cambio de posicin entre ellos.

El sistema de coordenadas que esta fijo en el espacio tridimensional se considera que es el sistema de referencia. El otro sistema de coordenadas est girando con respecto al sistema de referencia.

Fsicamente podemos considerar que este sistema de coordenadas es un sistema de coordenadas ligado al cuerpo. Es decir, se cuenta permanente y convenientemente unido al cuerpo rgido (un elemento del brazo del robot) y se mueve junto con l Un punto P en el espacio se puede representar por sus coordenadas con respecto a ambos sistemas de coordenadas.

Una forma que facilita el anlisis, consiste en considerar al punto en reposo y fijo con respecto al sistema que representa el giro. De esta manera, el punto p se puede representar por sus coordenadas, con respecto a ambos sistemas de coordenadas.

Para definir y manipular cantidades matemticas con las cuales podemos representar la orientacin, nosotros debemos definir sistemas de coordenadas y establecer las conversiones propias para la representacin respectiva

2. simulacin

Utilizamos Matlab , robot puma 762 en donte tuvimos en cuenta los ngulos para un espacio en memoria y facilitar repeticin

3. motaje de elementos

Margen de estabilidad esttica y margen de estabilidad dinmica

Para un determinado momento, el margen de estabilidad esttica es la distancia ms corta entre la proyeccin del centro de masa y el polgono de soporte, en tanto que el margen de estabilidad dinmica es la distancia ms corta entre la proyeccin del centro de presiones y el polgono de soporte. Es la mnima distancia entre el PMC y los bordes del polgono de soporte, en donde SMx es el margen de estabilidad en el eje x, y SMz es el margen de estabilidad en el eje z (Santana Hernndez, 2006).

Equilibrio esttico y equilibrio dinmicoExisten dos modelos bsicos de equilibrio (balanceo) en la locomocin bpeda: el "equilibrio esttico" y el "equilibrio dinmico". El equilibrio esttico lleva a movimientos lentos y menos naturales, mientras que para ganar eficiencia y velocidad se tiene que conseguir un equilibrio dinmico. Los dos tipos de equilibrio se basan en la implementacin de leyes de control que utilizan el concepto de AS (Pardos Gotor, 2005).

PARMETROS DEL MANIPULADORPara examinar la propiedad de simetra inclinada de la ecuacin (12.1.8), obtenga la derivada de la matriz de masa M(q) en (12.1.15) para obtener:

Entonces, separando a la matriz N(q, q&) en sus componentes de acuerdo a (12.1.3). Debido a la suposicin de operaciones planares sin friccin, los trminos de gravedad y de friccin son iguales a cero y se obtiene:

La simetra inclinada desde (12.1.16) y (12.1.17) como:

Modelado DinmicoUn gran nmero de problemas de control para sistemas mecnicos, estn basados en el control de posicin para la ubicacin de masas, utilizando una fuerza o un torque como variable de entrada. En lugar de resolver tan solo el problema de dirigir el movimiento del posicionamiento de la variable de salida hacia un valor especfico, a menudo la posicin de la masa requiere seguir una trayectoria definida.

Ms niveles de complejidad pueden aparecer al introducir series de masas con dinmicas acopladas, para ser controladas mediante una serie de fuerza/torque de entrada. El caso estndar de la puesta en accin se parece a un control fuerza/torque asociado con cada masa primaria y posteriormente aparecen fuerzas/torques desde el acoplamiento esttico y dinmico de diferentes masas. El caso tpico es un brazo robot o robot manipulador con n uniones conectadas para n articulaciones con accionadores generadores de fuerza/torque.

Usualmente, la herramienta de ltimo efecto se encuentra en el extremo del brazo para manipular los objetos de acuerdo con las especificaciones de aplicacin

Manipulador de dos uniones de longitud L1 y L2, y uniones de masa concentrada M1 y M2. El manipulador se muestra en configuraciones de uniones (q1,q 2), el cual alcanza su efecto de posicin final en ( x w, n y w) en el mundo de las coordenadas. El manipulador se opera en el plano, por ejemplo a travs del eje Z.

Observe la ausencia de gravedad en los trminos de (12.1.15) debido a que el manipulador est siendo operado en el plano, perpendicular a la gravedad. Para los ejemplos del diseo del controlador de la siguiente seccin, se utilizarn los parmetros de la tabla 12.1

Ciclo de marchaEl ciclo de la marcha inicia cuando el pie hace contacto con el suelo y finaliza cuando este mismo pie hace contacto nuevamente con el suelo. El ciclo de marcha o caminata es un tipo de movimiento peridico y est descrito por dos fases principales que se alternan con cada pierna: la fase de apoyo y la fase de balanceo. Una pierna se encuentra en fase de apoyo cuando est en contacto con el suelo, y se encuentra en fase de balanceo cuando no tiene contacto con el suelo (Guzmn Valdivia, 2010).

http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0123-921X2015000100011

Elementos de un robot control para las trayectorias circulares deseadas. Columna de la izquierda: Trayectoria en el espacio de trabajo en coordenadas mundiales ( , ). w w x y Columna central: asociando la trayectoria en las coordenadas ( , ) q1 q2 . Columna de la derecha: trayectoria en el tiempo de ngulo .

Considere una funcin de Lyapunov candidata para cada componente,

con su derivada con respecto al tiempo a travs de la trayectoria de los sistemas

Sin las limitaciones de la trayectoria deseada en (12.2.1), de los elementos mij de la matriz de masa (12.1.4) y de los elementos ni del vector N(q) por (12.1.9) hasta (12.1.11), asegurando la existencia de

Suponer a los trminos (m / m )q , j 1,..., n, j i, ji ii &&j = sin lmites implica acoplar fuerzas/torque limitadas, debido a las aceleraciones limitadas de las otras masas. En sistemas mecnicos prcticos con una masa mi siendo asociada con cada entrada de control , i t es inherente un acotamiento jerrquico en los trminos. En particular, los brazos de robots tienden a ser construidos con uniones ms robustas y uniones ms cerca de la base y con uniones ms ligeras en los puntos cercanos a la punta. Para un anlisis de estabilidad explcita, la jerarqua de las masas tiene que resolverse en forma inversa, un proceso que puede resultar tedioso para sistemas multidimensionales. Los detalles sobre los mtodos de diseo jerrquico se pueden encontrar en Utkin (1992). Como una alternativa al diseo individual de componentes i t del vector de control t obtenido en el Teorema 12.1, el diseo puede estar basado en una funcin de Lyapunov construido para todo el sistema en lugar de para cada subsistema. La ventaja principal de tal representacin cerrada en forma vectorial es el hecho de abordar los requerimientos en las jerarquas de masas debido a la definicin de la matriz de masas M en forma positiva. Se ha demostrado en el captulo 2 que utilizando una funcin de Lyapunov V s sign(s) T = para derivar el vector de control t tambin sirve para asegurar los modos deslizantes en la regin s=0. Chasis:es la parte del robot que debe soportar los dems elementos (bateras, motores, electrnica).

Como chasis tendremos

Base giratoria preferiblemente de radio 30 cm para que soporte brazo

Motores:son los que van a proporcionar traccin a nuestro robot.

MANIPULADOR

Mecnicamente, es el componente principal. Est formado por una serie de elementos estructurales slidos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos.

Controlador Como su nombre indica, es el que regula cada uno de los movimientos del manipulador, las acciones, clculos y procesado de la informacin.

El controlador recibe y enva seales a otras mquinas-herramientas (por medio de seales de entrada/salida) y almacena programas.

Existen varios grados de control que son funcin del tipo de parmetros que se regulan, lo que da lugar a los siguientes tipos de controladores:

Ruedas:hay que elegirlas bien, puesto que de su dimetro y anchura depende la velocidad, agarre,etc

No aplica pues estar fijo.

Alimentacin:las bateras son las encargadas de dar la energa a los motores y a la electrnica.

Estar conectada a la red , pero tendr por lgica una fuente reguladora

Electrnica:dentro de este grupo podemos distinguir elmicrocontrolador, que es el cerebro del motor, lossensores, que son los que permiten detectar el entorno, y losdrivers de potencia, que son los circuitos encargados de suministrar la energa necesaria a los motores para hacerlos

De posicin: el controlador interviene nicamente en el control de la posicin del elemento terminal;

Cinemtico: en este caso el control se realiza sobre la posicin y la velocidad;

Dinmico: adems de regular la velocidad y la posicin, controla las propiedades dinmicas del manipulador y de los elementos asociados a l;

Adaptativo: engloba todas las regulaciones anteriores y, adems, se ocupa de controlar la variacin de las caractersticas del manipulador al variar la posicin

Otra clasificacin de control es la que distingue entre control en bucle abierto y control en bucle cerrado.

El control en bucle abierto da lugar a muchos errores, y aunque es ms simple y econmico que el control en bucle cerrado, no se admite en aplicaciones industriales en las que la exactitud es una cualidad imprescindible.

Realimentacin. Este control se lleva a cabo con el uso de un sensor de la posicin real del elemento terminal del manipulador. La informacin recibida desde el sensor se compara con el valor inicial deseado y se acta en funcin del error obtenido de forma tal que la posicin real del brazo coincida con la que se haba establecido inicialmente

PRINCIPALES CARACTERSTICAS

A continuacin se describen las caractersticas ms relevantes propias de los robots y se proporcionan valores concretos de las mismas, para determinados modelos y aplicaciones.

Grados de libertad

Espacio de trabajo

Precisin de los movimientos

Capacidad de carga

Velocidad

Tipo de actuadores

Programabilidad

GRADOS DE LIBERTAD (GDL)

Cada uno de los movimientos independientes (giros y desplazamientos) que puede realizar cada articulacin con respecto a la anterior. Son los parmetros que se precisan para determinar la posicin y la orientacin del elemento terminal del manipulador. El nmero de grados de libertad del robot viene dado por la suma de los GDL de las articulaciones que lo componen. Puesto que las articulaciones empleadas suelen ser nicamente de rotacin y prismticas, con un solo grado de libertad cada una, el nmero de GDL del robot suele coincidir con el nmero de articulaciones que lo componen.

Puesto que para posicionar y orientar un cuerpo de cualquier manera en el espacio son necesarios seis parmetros, tres para definir la posicin y tres para la orientacin, si se pretende que un robot posicione y oriente su extremo (y con l la pieza o herramienta manipulada) de cualquier modo en el espacio, se precisar al menos seis grados de libertad

Un mayor nmero de grados de libertad conlleva un aumento de la flexibilidad en el posicionamiento del elemento terminal. Aunque la mayora de las aplicaciones industriales requieren 6 GDL, como las de la soldadura, mecanizado y paletizacin, otras ms complejas requieren un nmero mayor, tal es el caso en las labores de montaje.

Si se trabaja en un entorno con obstculos, el dotar al robot de grados de libertad adicionales le permitir acceder a posiciones y orientaciones de su extremo a las que, como consecuencia de los obstculos, no hubieran llegado con seis grados de libertad.

Otra situacin frecuente es dotar al robot de un grado de libertad adicional que le permita desplazarse a lo largo de un carril aumentando as el volumen del espacio al que puede acceder.

Observando los movimientos del brazo y de la mueca, podemos determinar el nmero de grados de libertad que presenta un robot.

Generalmente, tanto en el brazo como en la mueca, se encuentra un abanico que va desde uno hasta los tres GDL

PRECISIN DE LOS MOVIMIENTOS

La precisin de movimiento en un robot industrial depende de tres factores:

Resolucin espacial

Exactitud

Repetitividad

Las dimensiones que tendr el robot, incluyendo los grados de libertad.

Las dimensiones que tendr el robot debern estar dimensionadas a un mximo de altura dada por la ltima casilla

Zona de trabajo: 2000 mm Max alcance

Carga 1k

Numero de ejes 6

Montaje: suelo

Manipulacin: carga y descarga

Las condiciones ambientales en las cuales estar expuesto el robot.

Nuestro robot estar bajo las siguientes condiciones:

La temperatura puede alcanzar mnimo de los 18 C

Mximo de hasta los 50C en caso de dao en al sistema de aire acondicionado.Margen de estabilidad esttica y margen de estabilidad dinmica Para un determinado momento, el margen de estabilidad esttica es la distancia ms corta entre la proyeccin del centro de masa y el polgono de soporte, en tanto que el margen de estabilidad dinmica es la distancia ms corta entre la proyeccin del centro de presiones y el polgono de soporte. Es la mnima distancia entre el PMC y los bordes del polgono de soporte, en donde SMx es el margen de estabilidad en el eje x, y SMz es el margen de estabilidad en el eje z (Santana Hernndez, 2006).

Para el clculo de la matriz de transformacin de la cinemtica directa del robot se asignaron los siguientes ejes a cada articulacin;

Tendremos entonces 5 articulaciones, una en la base, otras 3 para los giros y en la pinza tendremos la quinta

El espacio de trabajo del robot debe ser cuidadosamente estudiado para definir el volumen justo de trabajo,

Se obtendra con las pruebas de la simulacin las acciones del brazo robtico que tengan un desplazamiento de mltiples grados tanto horizontal como verticalmente para que al momento de ejecutar las funciones principales como lo son el acodamiento en las gndolas los repuestos o mercanca, no tenga dificultades al

Momento de dirigirse con dificultada hacia algo que no est tan visible o simplemente no est tan cerca como para que el ejecute la accin fcilmente

Elementos de un robot Chasis: es la parte del robot que debe soportar los dems elementos (bateras, motores, electrnica).

Como chasis tendremos

Base giratoria preferiblemente de radio 30 cm para que soporte brazo

Motores: son los que van a proporcionar traccin a nuestro robot.

Ruedas: hay que elegirlas bien, puesto que de su dimetro y anchura depende la velocidad, agarre, etc.

No aplica pues estar fijo.

Alimentacin: las bateras son las encargadas de dar la energa a los motores y a la electrnica.

Estar conectada a la red, pero tendr por lgica una fuente reguladora

Electrnica: dentro de este grupo podemos distinguir el micro controlador, que es el cerebro del motor, los sensores, que son los que permiten detectar el entorno, y los drivers de potencia, que son los circuitos encargados de suministrar la energa necesaria a los motores para hacerlos rodar.

BIBLIOGRAFIA: SISTEMAS DE CONTROL APLICADOS A LA ROBTICA. Universidad de

Costa Rica. Escuela de Ingeniera Elctrica. 2002.

ROBTICA: Manipuladores y Robots mviles. Anibal Ollero Baturone.

Alfaomega Grupo Editor S.A. 2007. Marcombo S.A 2007.PAGINAS WEB

http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0123-921X2015000100011

http://www.logismarket.com.ar/hurtado-rivas/robot-manipulador/2132765000-1179608940-p.html

https://www.google.com.co/search?q=robot+manipulador&newwindow=1&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0CBsQsARqFQoTCOOS0baqscCFcqqHgod3n8GcQ&biw=1242&bih=606#imgrc=Y4U9KftRAoCmfM%3A

Fase final