Diseño y Calibración de un Manipulador 3D

Diseño y Calibración de un Manipulador 3D

Resumen

En el presente documento se reporta el desarrollo del proyecto, el cual consiste en la fabricación de un manipulador en tres dimensiones. Se realizó el diseño en SolidWorks, en este únicamente se elaboró el dibujo sin hacer cálculos de resistencia en simulación.

Posterior a esto se hizo una tabla de los ángulos que alcanzarían los motores para su movimiento, dichos motores son micro servos SG90 con las siguientes características

[pic 1][pic 2]

Se realizó el programa de calibración de los motores en Arduino, así como también el programa de control del robot. Para realizar los cálculos previos se usó la cinemática inversa.

Material  [pic 3][pic 4]

• Acrílico para los links
• 3 servomotores
• Arduino
• Fuente
• Cables macho/hembra

Introducción

Un brazo robótico, es un tipo de brazo mecánico, normalmente programable, con funciones parecidas a las de un brazo humano. Las partes de estos manipuladores o brazos son interconectadas a través de articulaciones que permiten un movimiento rotacional, como también un movimiento traslacional o desplazamiento lineal.

Estos manipuladores son usados frecuentemente en la industria para realizar tareas donde se necesite una mayor precisión y rapidez para poder llevar acabo todos los procesos de una manera eficaz.

Para este caso de nuestro manipulador de 3 Dimensiones, se requiere tener conocimientos de programación y electrónica, para poder llevar bien acabo nuestro proyecto.

Los servomotores tienen su propio funcionamiento, estos necesitan unas anchuras de pulsos muy concretas para que puedan ir de una posición a otra. También se debe tener en cuenta como realizar la comunicación         PC a los servos o microcontrolador.

Nos basamos en la convención o metodología de Denavit-Hartenberg (DH) que permite establecer la ubicación de los sistemas de referencia de los eslabones en los sistemas robóticos articulados, ya sean prismáticas o de revolución, con cadenas cinemáticas abiertas.

CONVENCION D-H

La matriz de transformación homogénea que expresa la posición y orientación de  (coordenadas de la herramienta) respecto a   (coordenadas de la base) es llamada la matriz de transformación [pic 5][pic 6]

[pic 7]

En la convención DH cada transformación  esta dada como[pic 8]

[pic 9]

Parámetros DH

 Distancia a lo largo de  desde  a la intersección de los ejes  y  . En otras palabras, la distancia entre los ejes  y  cuando estos son paralelos.[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

 Distancia a lo largo de  desde  a la intersección de los ejes  y .  Puede ser variable si la unión  es prismática. En otras palabras, es la distancia del origen del sistema de coordenadas  a la intersección del eje  y el eje  a lo largo del eje [pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27]

 Angulo entre los ejes  y  medido respecto a . El ángulo es igual a cero si los ejes  y  son paralelos[pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33]

 Angulo entre  y  medido respecto a [pic 34][pic 35][pic 36][pic 37]

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