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MODELO cinemático Y dinámico DE UN ROBOT SCARA.

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by

Andrés Morales

on 18 February 2014

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Transcript of MODELO cinemático Y dinámico DE UN ROBOT SCARA.

Introducción
Cinemática y dinámica del robot Scara-Uv-Cerma
Análisis estructural
Guías para experimentación
Caracterización dinámica de los motores
Gracias
Estrategias de control.
Cinemática directa
Cinemática inversa
Modelos diferenciales
Caracterizar mecánica y dinámicamente el sistema robótico Scara UV-Cerma para el control de este, en pro del desarrollo de un ambiente para la experimentación remota en robótica industrial.
Definición del problema
Sistema robótico
Antecedentes
En el robot UV-Cerma

-Cinemático y dinámico
-Simulación
-Modelos 3d
-Características
Abstracción
1- Morfología del robot
Objetivo

Observar el robot y reconocer los diferentes componentes estructurales y electrónicos indicando el número de eslabones, actuadores, sensores, número y tipo de junta y grados de libertad.
Objetivo

Realizar modelos cinemáticos del robot Scara UV-Cerma mediante los métodos aprendidos en los cuales se deben conocer las características y dimensiones geométricas.
Modelos cinemáticos para el posicionamientos
Análisis diferencial. Velocidades y configuraciones singulares
OBJETIVO

Obtener modelos diferenciales para hallar la velocidad del extremo del robot y corroborar los modelos con el control del robot.
Dinámica del robot.
OBJETIVO

Realizar modelos dinámicos simples, con las características de los motores y con la configuración de los mecanismos internos dados
TRABAJOS FUTUROS
-Sistema de manufactura flexible.
-Planeación de trayectorias por visión artificial.
-Herramienta motorizadas.
-Manufactura asistida por computador

Modelos dinámicos
Prueba en vacío
Control cinemático
Control Dinámico
RESULTADOS
-Objetivos mencionados.
-Informe para vicerrectoría.
-Articulo o publicación para una revista B o C.

Conocer las posiciones articulares a partir de cada la posición final, adquiriendo una importancia relevante ya que la mayoría en la mayoría de los casos lo que se especifica es la posición final y no las articulares.
Métodos geométricos
Formulación de Lagrange
Newton-Euler
Esfuerzos en la estructura del robot.
Deflexiones. Efectos en el extremo del robot
-Esfuerzos en la estructura no causan grandes deformaciones.
-Cada eslabón tiene una deflexión alrededor de un décima de milímetro
-Deflexión total en el extremo del robot
La escuela de ingeniería eléctrica electrónica de la Universidad del Valle cuenta una plataforma la cual cosiste en un robot industrial tipo Scara, este robot actualmente cuenta con:

-Estructura
-Elementos de maquina
-Motores
-Sistema de realimentación
-Sistema de potencia
-Control (Básico)

|
Bancada
Relación de transmisión (torque)= 79.79
Eslabón 1
Relación de transmisión (torque)= 76.05
Eslabón 4
Relación de transmisión (torque)= 73.49

Sistemas mecánicos: Elementos de transmisión
Pruebas.

1- Morfología del robot.
2- Cinemática directa para posicionamiento
3- Cinemática inversa para posicionamiento
4- Modelos diferenciales.
5- Programación de los robot

5- Dinámica del robot
6- Control cinemática
7- Control dinámico.


Temas a estudiar en el curso de robótica industrial.

• Introducción, Antecedentes y definición de conceptos
• Morfologías de los robots
• Herramientas matemáticas utilizadas en la robótica o brazos manipuladores.
• Cinemática del robot.
• Dinámica del robot.
• Control cinemática y dinámico.
• Programación del robot
• Criterios de implementación de un robot industrial
• Aplicaciones de robots.

Posicionamiento, rangos y volumen de trabajo
Objetivo

Corroborar los modelos cinemáticos que han realizado por medio del control, posicionando los diferentes eslabones del robot de tal manera que se puedan ver cómo interactúan los diferentes grados de libertad del robot obteniendo así volúmenes de trabajo y rangos de las articulaciones.
• Realizar, modelos cinemáticos y dinámicos de la plataforma UV-Cerma, utilizando la teoría de la robótica industrial que sirvan como guía a estudiantes e investigadores que realicen pruebas con el robot.

• Analizar los esfuerzos dinámicos y estáticos que puede soportar la estructura y los elementos de maquinaria que conforman el robot.

• Realizar guías para la experimentación en robótica industrial.

• Definir la mejor estrategia de control que se adapte a los requerimientos para la experimentación remota.

• Caracterizar dinámicamente los actuadores (motores eléctricos) que posee el robot.

4
A nivel internacional
Cambio de motores
Simulación vs Prueba Experimental
Utilización de cinemática inversa
Movimiento simultáneos de ejes
Interpolación spline de 3 tercer grado

CARACTERIZACIÓN MECÁNICA Y DINÁMICA DEL ROBOT SCARA UV-CERMA
Por: Andrés Felipe Morales
Director: José Tomas Buitrago
Contenido
1- Presentación (30 seg.)
2-Introducción (8 min.)
3-Objetivos (2 min.)
4-Desarrollo de objetivos (15 min.)
5-Conclusiones y resultados (5 min.)

6-Preguntas(10 min.)
Tiempo total:
30 minutos aproximadamente
Problema estático
.
Vigas en voladizo en la mayoría de los casos
Problema estático cambia por que la posiciones articulares cambian, por lo que los esfuerzos en la estructura cambian.
Análisis por medio de los elementos finitos para encontrar el comportamientos de los esfuerzos en la estructura.
Interfaz gráfica del laboratorio virtual
Peak, por colocación del cursor.
Grabación de la trayectoria recorrida por la herramienta.
Directo
Inverso
-Fuerzas volumétricas (gravedad)
-Aceleraciones de coriolis
-Inercia de los eslabones

Análisis por medio de los elementos finitos para encontrar el comportamientos de los esfuerzos en la estructura.
-Condiciones de borde los mas cercanos a la realidad.
-Principios de superposición (Linealidad)
-No linealidades (coeficiente de fricción viscosa y seca)
-Región de contactos (Conexiones)
-Tipo de malla: Hexagonal dominante.
-Tamaño de malla: 7 mm
-Refinamiento malla: 2 mm
-Colocación de cargar en centros de gravedad y con valores aproximados
-Suposiciones con el fin de eliminar no linealidades
-Análisis a cada eslabón y al ensamble del robot
-Esfuerzos equivalentes.
-No se hizo análisis para esfuerzos fluctuantes (análisis de fatiga).
-Se utiliza un aluminio estándar para las propiedades mecánicas del material.
-Tipo de solución para no linealidades: Iterativa
-Eliminacion de detalles geométricos para mallado homogéneo
Conclusiones
-La velocidad máxima del robot 3m/s
-Los esfuerzos generados en la estructura debido a las cargas volumétricas e inerciales son relativamente bajos.
-Los mecanismos de transmisión y la configuración geométrica del robot influyen ampliamente a la hora de elegir la estrategia de control adecuada.
- La estructura del robot puede soportar más de 10 kg de masa.
-El efecto de la reacciones de los eslabones como la aceleración de coriolis y centrípetas se reducidas por el alto factor de reducción de los trenes de engranajes.
-El acoplamiento de los motores nuevos no redujo considerablemente las características iniciales del robot.
-La tolerancia de la maquina es alrededor de mas o menos 3 décimas de milímetro.
Rangos de articulación, Volumen de trabajo
Tablero de señales.
Preguntas
Diagrama esquemático.
Algoritmo de Denavit-Hartemberg
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