Brazo robótico

Control PID para un Brazo Robótico de Seis Grados de Libertad Utilizando una Red Canbus
Sergio O. Carvajal, Víctor H. García, Ing. Carlos H. Esparza
Resumen—. Este trabajo ofrece una alternativa de solución que permite el control de tipo PID de un brazo robótico de seis grados de libertad utilizando una red Canbus teniendo en cuenta el modelo cinemático y dinámico, los parámetros dinámicos delbrazo robótico se obtuvieron con el programa CAD Solid Edge® y se simularon en SimMechanics de Matlab-Simulink®. El controlador tipo PID se simulo en Matlab-simulink® y luego se implementó sobre cada articulación del brazo robótico utilizando tres DSP de Freescale semiconductor, se realizaron pruebas para valorar las respuestas de este en seguimiento de trayectorias sin carga y con carga en elefector final. Además, se diseño una red de aplicación industrial Canbus para la comunicación entre los diferentes DSP y una interfaz gráfica entre el brazo robótico y el usuario para permitir simular los movimientos y programar las trayectorias a realizar. Las pruebas entregaron resultados satisfactorios, dado que los movimientos del brazo robótico se acercaron a los movimientos simulados lograndoaceleraciones y velocidades altas.

Palabras Clave– Cinemática directa, Cinemática Inversa, Controlador PID, Red Canbus.

Abstract—This work offers an alternative solution that allows the type control PID of an arm robotic of six grades of freedom using a net Canbus keeping in mind the kinematic and dynamic pattern, the dynamic parameters of the arm robotic they were obtained with the programCAD Solid Edge® and they were simulated in SimMechanics of Matlab-Simulink®. The controller PID is simulates in Matlab-simulink® and then it was implemented on each articulations of the arm robotic using three DSP of Freescale semiconductor, they were carried out tests to value the answers of this, in pursuit of trajectories without load and with load in the gripper. Also, it was design a net ofindustrial application Canbus for the communication between different DSP and a graphic interface between the robotic arm and the user to allow to simulate the movements and to program the trajectories to carry out. The tests gave satisfactory results, since the movements of the robotic arm came closer to the feigned movements were achieved with accelerations and high speeds.

Key words– Canbusnetwork, direct kinematics, inverse kinematics, PID Controller.
INTRODUCIÓN
L
OS brazos robóticos se componen de varias articulaciones unidas entre sí, poseen una dinámica altamente no lineal con un fuerte acoplamiento entre sus respectivas articulaciones lo que implica un grado de dificultad elevado en su control. Muchas estrategias han sido utilizadas para el control de brazos robóticos en losúltimos años como se indica en [1],

[2], [3]. No obstante, los brazos robóticos industriales utilizan normalmente el control tipo PID [4].

Este trabajo presenta un control tipo PID para un brazo robótico de seis grados de libertad utilizando una red Canbus, el controlador PID se simulo en cada articulación y simultáneamente en todas las articulaciones, realizando pruebas de seguimiento detrayectoria sin carga y con carga estimada.

Fig. 1. Brazo robótico de seis grados de libertad.
modelo cinematico
Representación de movimientos en el espacio
Para la representación de movimientos en el espacio existen diversos métodos tales como: Matrices de rotación, Vectores, Cuaternios, RPY, Ángulos de Euler, Matrices homogéneas, entre otros [5]; el método empleado para desarrollar elmodelo cinemático directo en este trabajo es el de matrices homogéneas base para formular los modelos matemáticos.
Matrices Homogéneas
Las matrices homogéneas son matrices de 4X4, que pueden representar rotaciones, translaciones, escalas y perspectivas [6]. En términos generales las matrices homogéneas representan transformaciones lineales. La forma general se presenta en la ecuación (1) [7]....