ROBOT

Análisis Matemático Aplicado al Diseño de Sistemas de Instrumentación
Electrónica para Adquisición de Señales en Módulos Robóticos.
Diana Morales.* Mary Cruz.**
Oscar Umaña.*** Fabián Jiménez.****
* Universidad Santo Tomas, Tunja
Colombia (Tel: 057-7440404-Ext. 1050; e-mail: diana.morales@ustatunja.edu.co).
** Universidad Santo Tomas, Tunja
Colombia (Tel: 057-7440404-Ext. 1050; e-mail:mary.cruz@ustatunja.edu.co).
*** Universidad Santo Tomas, Tunja
Colombia (Tel: 057-7440404-Ext. 1050; e-mail: oumana@ustatunja.edu.co).
**** Universidad Santo Tomas, Tunja
Colombia (Tel: 057-7440404-Ext. 1050; e-mail: fjimenez@ustatunja.edu.co).

Abstract: This paper describes the mathematical analysis for the design, simulation, construction and
definitive implementation of instrumentationsystems for signal acquisition. The applied mathematics
allows to design algorithms and procedures to model, to represent, to simplify and to evaluate electronic
systems in industrial applications such as the robotics in this case of study.
This mathematical development allows implement the electronic systems for data acquisition for the
robotic manipulator located in the research laboratory ofthe Santo Tomas University, to be enabled later
in the realization of scientific projects in electronic areas such as robotics, control, industrial
communications and instrumentation.
Keywords: Electronics, Instrumentation, Sensors, Circuits Analysis, Integrated Circuits, Electronics
Design, Signal Conditioning, Optoelectronics.

1. INTRODUCCION
En Ingeniería Electrónica el análisismatemático para el
diseño, simulación, construcción de prototipos e
implementación definitiva de los mismos, es una herramienta
fundamental puesto que la matemática aplicada permite
diseñar algoritmos y procedimientos para modelar,
representar, simplificar y evaluar sistemas electrónicos en
aplicaciones industriales como lo es este caso de estudio.
Este documento describe los algoritmos matemáticosutilizados para el diseño, análisis e implementación del
sistema de instrumentación electrónica si la adquisición de
señales de un modulo robótico manipulador, que la Facultad
de Ingeniería Electrónica de la Universidad Santo Tomas
Tunja posee en su Laboratorio de investigación, para ser
posteriormente habilitado en la realización de proyectos
científicos en las áreas de la robótica,control,
comunicaciones industriales e instrumentación.
De esta manera se dan a conocer los fundamentos y
algoritmos matemáticos utilizados en Ingeniería Electrónica
para el Diseño de la Instrumentación Electrónica y sus
aplicaciones en Robótica, partiendo de un análisis teórico de
los principios de operación y configuración de los
componentes.

2. SISTEMA DE INSTRUMENTACION
Para precisar elobjetivo y desarrollo del documento se
introducirá en la definición genérica de algunos conceptos
establecidos particularmente para el Sistema Robótico
trabajado. Este Sistema en forma Global cuenta con varios
subsistemas interconectados e interactuantes entre sí, que
disponen de elementos diferenciados cumpliendo con
funciones bien específicas, estos subsistemas son: el
SubsistemaRobótico, el Subsistema de Instrumentación
Electrónica (Adquisición y Distribución de Señales), el
Subsistema de Mando o Control y el Subsistema de
Comunicaciones.

Fig. 1. Esquema del Sistema Robótico.

El Subsistema Robótico corresponde al bloque
electromecánico compuesto por una estructura mecánica,
cuyos eslabones denotan 5 grados de libertad en cada modulo
robótico y, poseen dispositivosactuadores correspondientes a
motores DC que aportan la energía para ejecutar las
actividades físicas de desplazamientos, posicionamientos,
agarres o demás tareas, para las cuales el robot está diseñado.
Así como los actuadores están instalados apropiadamente
sobre la estructura robótica, también lo están los dispositivos
sensores que miden o toman la información de variables
físicas del...