Análisis, modelado, control y aplicaciones de robot 2GDL de accionamiento directo

Abstract

El proyecto consiste en trabajar con un robot no comercial desde cero, realizando una serie de pasos hasta que pueda cumplir las funciones de un brazo manipulador. En primer lugar, se presentará el sistema mecánico, consola de control y software que constituyen el brazo robótico con el que se va a trabajar, con una breve descripción de sus componentes y su papel dentro del conjunto. Posteriormente, se realiza un análisis del robot para obtener el modelo cinemático y dinámico por el que se rige. En la cinemática, obtendremos el modelo directo e inverso, modelo diferencial y estudio de singularidades. Para la dinámica, se obtendrá el modelo con dos métodos diferentes totalmente válidos; a partir de los parámetros teóricos del robot y mediante identificación de parámetros, contrastando los resultados obtenidos. A continuación, se confecciona el control cinemático para establecer las trayectorias que debe seguir las articulaciones del brazo a lo largo del tiempo para lograr los objetivos requeridos, atendiendo a criterios de calidad como la suavidad o la precisión. Para que el robot realice una trayectoria real lo más semejante posible a la propuesta del control cinemático, se requiere del control dinámico. Analizando las características del robot planar, se elige el tipo de control adecuado y se implementa. Tras completar el control del brazo con éxito y comprobar que se obtienen resultados adecuados, se reproducirán algunas hipotéticas aplicaciones del robot dentro del ámbito industrial.

The project consists of working with a non-commercial robot from scratch, performing a series of steps until it can fulfill the functions of a manipulator arm. First, the mechanical system, control console and software that constitute the robotic arm with which it will be worked will be presented, with a brief description of its components and its role within the set. Subsequently, an analysis of the robot is made to obtain the kinematic and dynamic model by which it is governed. In the kinematics, we will obtain the direct and inverse model, differential model and study of singularities. For the dynamics, the model will be obtained with two totally valid different methods; from the theoretical parameters of the robot and by identifying parameters, contrasting the results obtained. Next, the kinematic control is made to establish the trajectories that the joints of the arm must follow over time to achieve the required objectives, according to quality criteria such as smoothness or precision. For the robot to perform a real trajectory as similar as possible to the proposal of kinematic control, dynamic control is required. Analyzing the characteristics of the planar robot, the appropriate type of control is chosen and implemented. After successfully completing the control of the arm and verifying that adequate results are obtained, some hypothetical applications of the robot will be reproduced within the industrial scope.