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Robot de manipulación basado en cinemática paralela de 4 y 5 grados de libertad

Enviado por Pablo Turmero

    edu.red Objetivos Grupo CompMech “Computational Mechanics” (Departamento de Ingeniería Mecánica de la ESIB): Investigación en cinemática paralela Necesidades: Accionamiento Control de trayectorias Manipulación Seguridad Flexibilidad

    edu.red 2. Subsistema de accionamiento SubGuías lineales y motores “Movimiento independiente de ejes”

    edu.red Subsistema de accionamiento Guías lineales Longitud útil: 1m Velocidad nominal: 40m/min Aceleración nominal: 5m/s2 Capacidad de carga: Fx = 1500 N, Fy = 500 N, Fz = 650 N Momentos mínimos en el eje central: Mx = 250 Nm, My = 700 Nm, Mz = 700 Nm Características: Unidad de traslación: Husillo a bolas Daedalus I

    edu.red Subsistema de accionamiento Motores Tipo: AC rotativo Potencia: 200W Par nominal: 0,637 Nm Velocidad nominal: 2000rpm (40m/min con paso de husillo 20mm) Aceleración nominal : 5m/s2 Tensión de alimentación: 230V monofásica 50Hz Características: Freno de parada (eje vertical)

    edu.red 3. Subsistema de control:dinámico y cinemático SubServopacks y CNC8070 “Trazar trayectorias con el extremo del robot”

    edu.red Subsistema de control: c. Dinámico Bucle de velocidad Magnitud directamente controlable: Tensión ? Velocidad Señal de control (Tensión) Velocidad angular (Gp:) Motor Servopack (Gp:) Tensión de referencia (Gp:) Conversión (Gp:) Velocidad angular de referencia (Gp:) Regulador velocidad (Gp:) Ángulo de giro medido (Gp:) Encoder (Gp:) Cálculo (Gp:) Error (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) Velocidad angular medida

    edu.red Subsistema de control: c. Dinámico Bucle de velocidad Magnitud directamente controlable: Tensión ? Velocidad Servopack (Gp:) Tensión de referencia (Gp:) Ángulo de giro medido Velocidad angular

    edu.red Subsistema de control: c. Dinámico Bucle de posición Magnitud a controlar: Posición del carro ? Giro medido Servopack Señal de control (Tensión) (Gp:) Posición lineal de referencia (Gp:) Conversión (Gp:) Posición angular de referencia (Gp:) Regulador posición (Gp:) Posición angular medida (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) Error (Gp:) Cálculo Ángulo de giro medido CNC8070

    edu.red Subsistema de control: c. Cinemático (Gp:) Posición lineal de referencia (Gp:) Control Cinemático (Gp:) CNC8070 (Gp:) Control Dinámico (Gp:) Servopacks y CNC8070 (Gp:) C.Velocidad + C.Posición Descoordinación Trayectoria deseada (Gp:) x (Gp:) h (Gp:) y (Gp:) a

    edu.red Subsistema de control: c. Cinemático (Gp:) Interpolador (CNC8070): Control Cinemático (Gp:) Interpolación (Gp:) Eje U2 (Gp:) Eje U3 (Gp:) Eje U4 (Gp:) Eje U1 (Gp:) Muestreo articular (Gp:) Usuario (Gp:) Problema inverso Funciones (Gp:) Control Dinámico (Gp:) N01 G0 X0 Z0 F20000 N02 G0 X200 Y160 Z60 N03 G91 (Gp:) Programa ISO (Gp:) Trayectoria espacial (Gp:) x (Gp:) h (Gp:) y (Gp:) a (Gp:) Muestreo de trayectoria (Gp:) x (Gp:) y (Gp:) h (Gp:) a

    edu.red 4. Subsistema de manipulación SubElemento final de agarre Pinza robótica

    edu.red Subsistema de manipulación Tipo de pinza: Sencillez de instalación Peso de la pieza de trabajo: 0.5kg Fuerza de agarre : 100N Requerimientos (Gp:) Pequeña potencia (Gp:) Eléctrica Control: Open/Close Movimiento Vía 2 señales digitales (24V): Sensores de proximidad Detectan las dos posiciones límite

    edu.red (Gp:) Vista lateral Subsistema de manipulación Vista frontal Sensores de proximidad (ilustración)

    edu.red Subsistema de manipulación Programación: PLC8070 ¦ Modo manual: Modo automático: (Gp:) Open (Gp:) Close Subrutinas M10 y M11 (Gp:) N01 G0 X0 Z0 F20000 N02 M10 (Abrir) N03 M11 (Cerrar) N04 G0 X200 Y160 Z60 Programa ISO Manejo:

    edu.red 5. Subsistema de seguridad SubInterruptor de puerta “Bloqueo de apertura de puerta”

    edu.red Subsistema de seguridad Necesidad : Bloqueo automático de puerta (Gp:) ¡

    edu.red Subsistema de seguridad Actuador: interruptor automático de puerta Modo de operación del interruptor de puerta Control del bloqueo vía señales digitales ? PLC8070 Sin potencia (Gp:) Desbloqueado (Gp:) Con potencia: Puerta cerrada Puerta abierta (Gp:) Bloqueado (Gp:) Movimiento permitido (Gp:) Movimiento no permitido* * Excepto modo reglaje

    edu.red Desarrollo del trabajo 1. Parametrización de CNC y servopacks 2. Ajuste de bucles de control 3. Programación de la cinemática personalizada Conocimiento del hardware a controlar (Control Cinémático): nº ejes, paso de husillos, velocidad y aceleración máxima Optimización del Control Dinámico Funciones de transformación directa e inversa Procedimiento detallado 4. Programación de la pinza robótica 5. Programación del interruptor de seguridad de puerta

    edu.red 7. Presupuesto

    edu.red Presupuesto

    edu.red 8. Conclusiones

    edu.red Conclusiones Completado el robot Daedalus I con: Favorece rigidez (husillos a bolas) y precisión (CNC) Procedimiento de puesta a punto general Flexible para otros prototipos ? ? ? Accionamiento Control Herramienta de manipulación Seguridad personal Sustitución de elementos de accionamiento