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Robots y brasos robóticos: teoría y control de piezas, Apuntes de Matemáticas

Una introducción a los robots y brasos robóticos, su definición, clasificación y uso en la industria. Además, se detalla un proyecto de control de un robot manipulador (brazo mecánico) para recoger y clasificar piezas blancas y negras de un tablero, utilizando cinemática inversa y controladores por realimentación.

Tipo: Apuntes

2017/2018

Subido el 22/03/2022

nando-melendrez
nando-melendrez 🇨🇴

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Capítulo 1
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CAPÍTULO 1
Introducción
1.1. Marco Teórico.
A medida que se ha ido mejorando la tecnología, se han desarrollado máquinas
especializadas para tareas como poner tapones a las botellas o verter caucho líquido en
moldes para neumáticos. Sin embargo, ninguna de estas máquinas tenía la versatilidad del
brazo humano, y no podían alcanzar objetos alejados y colocarlos en la posición deseada.
La mayoría de los robots existentes en nuestros días son aquellos que son utilizados en la
industria, llamados robots industriales, los cuales están construidos por uno o dos brazos
[5]. En éste capítulo hablaremos de los brazos robóticos, ya que en nuestro proyecto se
controló uno de éstos.
La palabra robot se define como una máquina controlada por un ordenador y
programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos a la vez que interacciona
con su entorno. Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida,
barata y precisa que los seres humanos. El término procede de la palabra checa robota, que
significa 'trabajo obligatorio'. Desde entonces se ha empleado la palabra robot para
referirse a una máquina que realiza trabajos para ayudar a las personas para efectuar tareas
difíciles o de riesgo para los humanos. Mientras tanto la robótica se define como la rama
de la inteligencia artificial que estudia los sistemas automáticos capaces de establecer una
interacción directa con el mundo físico [5].
Los robots pueden ser clasificados como: fijos o industriales y móviles. El robot fijo
se utiliza para llevar a cabo tareas que pueden ser peligrosas para el hombre, o simplemente
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¡Descarga Robots y brasos robóticos: teoría y control de piezas y más Apuntes en PDF de Matemáticas solo en Docsity!

CAPÍTULO 1

Introducción 1.1. Marco Teórico. A medida que se ha ido mejorando la tecnología, se han desarrollado máquinas especializadas para tareas como poner tapones a las botellas o verter caucho líquido en moldes para neumáticos. Sin embargo, ninguna de estas máquinas tenía la versatilidad del brazo humano, y no podían alcanzar objetos alejados y colocarlos en la posición deseada. La mayoría de los robots existentes en nuestros días son aquellos que son utilizados en la industria, llamados robots industriales, los cuales están construidos por uno o dos brazos [5]. En éste capítulo hablaremos de los brazos robóticos, ya que en nuestro proyecto se controló uno de éstos. La palabra robot se define como una máquina controlada por un ordenador y programada para moverse, manipular objetos y realizar trabajos a la vez que interacciona con su entorno. Los robots son capaces de realizar tareas repetitivas de forma más rápida, barata y precisa que los seres humanos. El término procede de la palabra checa robota , que significa 'trabajo obligatorio'. Desde entonces se ha empleado la palabra robot para referirse a una máquina que realiza trabajos para ayudar a las personas para efectuar tareas difíciles o de riesgo para los humanos. Mientras tanto la robótica se define como la rama de la inteligencia artificial que estudia los sistemas automáticos capaces de establecer una interacción directa con el mundo físico [5]. Los robots pueden ser clasificados como: fijos o industriales y móviles. El robot fijo se utiliza para llevar a cabo tareas que pueden ser peligrosas para el hombre, o simplemente

para mejorar la producción en la industria realizando tareas repetitivas. Por otro lado, el robot móvil, tiene la capacidad de desplazarse de un lugar a otro con ayuda de un sistema de locomoción, siguiendo su camino de acuerdo a la información recibida a través de un sistema de sensores. Los brazos robóticos han tratado de asemejar el movimiento del brazo humano, por lo que se han construido en base a las articulaciones de éstos. Las articulaciones de un brazo robótico suelen moverse mediante motores eléctricos, o dispositivos neumáticos. En la mayoría de los robots, la pinza se mueve de una posición a otra cambiando su orientación. Una computadora calcula los ángulos de las articulaciones necesarios para llevar la pinza a la posición deseada, este es un proceso conocido como cinemática inversa [5]. La cinemática inversa es la manera para obtener, mediante procesos matemáticos como fórmulas, leyes o teoremas, las diferentes posiciones que pueden tener las articulaciones de un brazo mecánico. Algunos brazos multiarticulados están equipados con servocontroladores, o controladores por realimentación, que reciben datos de un ordenador. Cada articulación del brazo tiene un dispositivo que mide su ángulo y envía ese dato al controlador. Si el ángulo real del brazo no es igual al ángulo calculado para la posición deseada, el servocontrolador mueve la articulación hasta que el ángulo del brazo coincida con el ángulo calculado. Los controladores y los ordenadores asociados también deben procesar los datos recogidos por cámaras que localizan los objetos que se van a agarrar o las informaciones de sensores situados en las pinzas que regulan la fuerza de agarre.

El proyecto consistió en realizar el sistema electrónico y probarlo en un brazo comercial cuyas características se describen en el capítulo 2. Las articulaciones del brazo son manejadas mediante servomecanismos. El funcionamiento de éstos sistemas es descrito en éste capítulo. Las dimensiones del brazo permiten cubrir un área menor a las que usualmente demandan los concursos, sin embargo, es posible utilizar el sistema desarrollado para controlar un brazo de mayores dimensiones. El capítulo 3 describe la primera parte del sistema, es decir la parte del software desarrollado en Visual Basic, y es en este capítulo donde se detalla el proceso de cinemática inversa que se realizó. El capítulo 4 contiene la información del sistema basado en el microcontrolador PIC 16F877. Aquí se menciona paso a paso el diagrama de flujo que realiza el programa contenido en el microcontrolador y la forma en que se generan las señales que mueven a los servomecanismos del brazo, adicionalmente se describe también el funcionamiento del sensor que se utiliza para la detección del color de la pieza colectada y la forma en que se realiza la clasificación. Todos los circuitos utilizados para la adaptación de las señales son también abordadas en este capítulo. En el capítulo 5 se mencionan las pruebas realizadas al robot con diferentes posiciones y diferente distribución de piezas respecto a su color, y los resultados obtenidos en dichas pruebas. Por último, el capítulo 6 contiene las conclusiones del trabajo y las recomendaciones para dar la continuidad al proyecto. El trabajo incluye una bibliografía y apéndices que contienen los listados de los programas tanto de Visual Basic como del microcontrolador.