Brazo Robotico

TESIS PUCP

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DINÁMICA DE UN BRAZO ROBÓTICO DE 4 GRADOS DELIBERTAD PARA TAREAS SOBRE UN PLANO HORIZONTAL

Tesis para optar el Título de Ingeniero Mecánico, que presenta el bachiller:

Luis Felipe López Apostolovich

ASESOR: Ing. Dante Ángel Elías Giordano

Lima, agosto del 2009

RESUMEN

En el presente trabajo se realizó la modelación y simulación de la dinámica inversa de un robot articular de cuatro grados de libertad que usa láser pararealizar corte de precisión de madera y tiene definida su superficie de trabajo en un plano horizontal. Este trabajo es una parte de un proyecto multidisciplinario desarrollado por tesistas de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Electrónica que busca desarrollar máquinas automáticas industriales para uso en nuestro país, y obtener las herramientas y el conocimiento para poder mejorar nuestros propiosprocesos. En el proyecto se realizó el diseño preliminar del mecanismo base correspondiente al brazo robótico, lo que incluyó el dimensionamiento previo de los eslabones y la definición de los pares cinemáticos. Estas características fueron determinadas de manera que el robot sea capaz de ubicarse sin problemas en toda el área de trabajo. Usando la información del diseño preliminar se estudiaron laCinemática y la Dinámica del mecanismo. El desarrollo de la Cinemática se enfocó principalmente en el estudio geométrico del movimiento del brazo con respecto a un sistema de referencia fijo y tomó como fundamento teórico las matrices de transformación del algoritmo de Denavit Hartenberg. Este estudio se complementó con el análisis de la Cinética del manipulador aplicando el método de Uicker,basado en la mecánica lagrangiana, para estudiar los efectos que las fuerzas y momentos tienen sobre el movimiento del brazo y obtener la ecuación de movimiento. Finalmente con el modelo obtenido se procedió con la simulación numérica de la dinámica del brazo robot en MATLAB en donde se calcularon los valores que deberían tener los torques a producirse en los actuadores eléctricos a fin de obtener elmovimiento deseado. Estos resultados permiten no sólo seleccionar actuadores adecuados para el robot sino también generar señales de referencia para un sistema de control que haga que el robot se desplace según un comportamiento deseado.

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A toda mi familia, por su amor y apoyo brindado siempre. A mis amigos, por su apoyo e incondicional amistad. A mis profesores, por todos sus consejos yenseñanzas. A todos … Gracias!

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INDICE DE CONTENIDO Pág. RESUMEN………………………………………………………………………………. i APROBACIÓN DE TEMARIO DE TESIS ...................................................................... ii DEDICATORIA ................................................................................................................ iv INDICE DE CUADROS................................................................................................... vii INDICE DE FIGURAS..................................................................................................... viii INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1

I.ANTECEDENTES.......................................................................................................... 4 1.1 Reseña histórica ………………….............................................................................. 4 1.2 Definición de un Robot Industrial ............................................................................... 7 1.3 Clasificación de los Robots Industriales ..................................................................... 8 1.4 Robots para...