Diseño, construccion y control de un brazo robotico con 3 grados de libertad

DISEÑO, CONSTRUCCION Y CONTROL DE UN BRAZO ROBOTICO CON 3 GRADOS DE LIBERTAD PARA LA DETECCION DE PIEZAS CON ERROR

Javier Serrano Pérez

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Sección de Estudios de Posgrado e Investigación
Unidad Azcapotzalco

Resumen
En este trabajo se diseña y manufactura un robot el cual permitirá la experimentación de leyes de control, este proyectodeberá satisfacer la necesidad antes mencionada de manera que pueda ser controlado en tiempo real, además tendrá fines didácticos y muy probablemente para aplicaciones en futuros trabajos de investigación. Este permite la resolución del problema de modelado y seguimiento de trayectorias. El problema de seguimiento de trayectorias requiere que el robot se pueda controlar sin que existan conexionesalambricas entre el robot y su sistema de control. El robot diseñado logra independencia, es decir, puede desplazarse por sí mismo ejecutando una rutina programada. Todo ello se logra en base a los siguientes puntos: cálculo de los motor reductores de corriente directa más apropiados, diseño del prototipo, construcción del prototipo de acuerdo a la selección de materiales apropiados, diseño delcontrol de potencia para pruebas iníciales y diseño de la estructura del robot. En cuanto a los procesos manufactura se utilizaran los mecanismos convencionales para fabricar los elementos que permiten acoplar los motores a una placa de Aluminio, la cual se seleccionó de acuerdo a cálculos analíticos necesarios, además de la manufactura de otros elementos necesarios para el ensamble. Con esteprototipo fue posible desarrollar un robot que pueda desplazarse con tres grados de libertad a una velocidad constante, con ello logramos no afectar la velocidad a la que se puede mover para comprobar las leyes de control perfectamente.

METODOLOGIA
Desarrollo QFD
A) Determinación del cliente: El prototipo empleado será realizado para la ESIME SEPI Unidad Azcapotzalco. Debido a que en ellaboratorio de robótica no se cuenta con el equipo necesario para la experimentación de leyes de control.

B) Determinación de los requerimientos y expectativas del cliente.

Tabla. 1. Determinación de los Requerimientos y Expectativas del Cliente.
El robot debe tener 3 grados de libertad |
El robot debe desplazarse con una carga (cámara fotográfica o de video) |
El robot debe desplazarselentamente |
Que la fabricación y ensamble sean fáciles |
Que el material utilizado para la construcción sea económico |
Sea rígido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones |
Tenga estabilidad |
Use una interface eléctrica. |
Sea resistente a la corrosión |
Tenga fuentes de energía suficiente |
Sea de costo económico |
Tenga agarre en superficies con formaplanas y/o semiesférica |
Que sea construido sin utilizar métodos de unión (soldadura) |
Que utilice un circuito de control |
Que utilice motorreductores de 12 V |
Que utilice rodamientos |
Que se diseñe para ser utilizado en superficies lisas |
Bajo consumo de energía |
Alto torque de los motorreductores |
La mayoría de las piezas sean reciclables |

C) Determinación de losrequerimientos obligatorios y deseables. (descripción tabla)

Tabla 2. Identificación de Requerimientos de Calidad, Obligatorios y Deseables.
REQUERIMIENTOS DE CALIDAD | OBLI | DES | REF |
El robot debe tener 3 grados de libertad | X | | RO1 |
El robot debe desplazarse con una carga (cámara fotográfica o de video) | X | | RO2 |
El robot debe desplazarse lentamente | | X | RD1 |
Quela fabricación y ensamble sean fáciles | | X | RD2 |
Que el material utilizado para la construcción sea económico | | X | RD3 |
Sea rígido para mantener la exactitud del robot y reducir las vibraciones | X | | RO3 |
Tenga estabilidad | X | | RO4 |
Use una interface eléctrica. | X | | RO5 |
Sea resistente a la corrosión | X | | RO5 |
Tenga fuentes de energía suficiente | X | |...