Software de control para un robot delta lineal
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Date
2021
Authors
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Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
Evolucionar es parte de la naturaleza. Encontrar formas de realizar trabajos usando menos esfuerzo físico, incluso sin llevar a cabo esfuerzo alguno, es uno de los objetivos que ha marcado esta evolución. Muchos de los avances tecnológicos van en esa dirección, con desarrollos en inteligencia artificial, Machine Learning, Big Data, automatización, robótica, entre otros. La combinación de estas áreas de la tecnología ha permitido crear robots capaces de realizar trabajos repetitivos y desgastantes que para un ser humano serían perjudiciales, mejorando así la productividad y la calidad de vida.
Este trabajo presenta el desarrollo de la cinemática, dinámica y el control de movimiento de un robot Delta Lineal, que a la fecha de realización de pruebas, se encontraba en proceso de construcción en el Centro de Automatización de Procesos de la Pontificia Universidad Javeriana Cali. Este robot es generalmente usado en la industria para realizar tareas repetitivas y que demandan mucha agilidad y velocidad, como etiquetar, paletizar o labores de Pick and Place. El mecanismo se compone de tres servomotores, que mueven tres articulaciones prismáticas, estas a su vez mueven tres brazos dobles que se conectan entre sí al final de sus extremos por medio de una plataforma móvil. En esta base móvil puede ir distintos tipos de efector final para realizar diversas actividades en el campo industrial.
Se implementó en MATLAB la cinemática directa e inversa, la dinámica y el análisis de velocidad y aceleración. Usando el modelo 3D en SolidWorks, se determinaron las restricciones de los brazos, las cuales son las posiciones donde se intersectan los componentes móviles con los rígidos. Luego se halló el espacio de trabajo, el cual es mostrado en tres dimensiones. Finalmente, se diseñó el control de las articulaciones del robot, teniendo en cuenta que deben moverse al mismo tiempo y que deben seguir perfiles de movimiento Curva S. Este diseño fue implementado en lenguaje Python, y en conjunto con un programa escrito en Connected Components Workbench, se realizó la comunicación a través de Ethernet para ejecutar órdenes de encendido, apagado, movimiento, homing, parada y de visualización de posiciones.
Por último, se realizaron las pruebas necesarias y posibles, de acuerdo al avance en la construcción, para verificar el correcto funcionamiento del software y la validez de los valores retornados por este. Además, se probó que los valores de distancia recorrida por revolución y pulsos por milímetro fueran correctos y brindaran una precisión aceptable. Concluyendo el trabajo de pruebas, se verificó la isocronía entre las tres articulaciones, tanto visual como por medio de contadores de CCW.
Description
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Evolving is part of nature, _nding ways to perform work using less physical e_ort, even without carrying out any e_ort, is one of the objetives that this evolution has marked. Many of the technolo- gical advances go in that direction, with developments in Arti_cial Intelligence, Maching Learning, Big Data, Automation Robotics, among others. The combination of these areas of technology has made it possible to create robots capable of performing repetitive and exhausting jobs, that would be harmful to a human being, thus improving productivity and quality of life. This work presents the development of the kinematics, dynamics and movement control of a Delta Linear robot, which at the date of tests was under construction at the Process Automation Center of Ponti_cia Universidad Javeriana Cali. This robot is generally used in the industry to perform repetitive tasks that demand a lot of agility and speed, such as labeling palletizing or pick and place. The mechanismis made up of three servomotors, which move three prismatic joints, these in turn move three double arms that are connected to each other at the end of their ends by means of a mobile platform. Di_erent types of end-e_ector can be used in this mobile base to carry out various activities in the industrial _eld. Forward and inverse kinematics, dynamics and velocity and acceleration analysis were imple- mented in Matlab. Using the 3D model in SolidWorks, the constrains of the arms were determined, which are the positions where the mobile components intersect with the rigid ones. Then the works- pace was found, which is shown in three dimensions. Finally, the control of the robot's joints was designed, taking into account that they must move at the same time and that they must follow curve s movement pro_les. This design was implemented in Python language, and in conjuction with a program written in Connected Components Workbench, communication was carried out via Ethernet to execute commands for starting, stopping, moving, homing and displaying positions. Finally, the neccessary and possible tests were carried out, according to the progress in cons- truccion, to verify the correctness of the software and the validity of the values returned by it. In addition, the values of distance traveled per revolution and pulses per milimeter were tested to be correct and provide acceptable precision. Concluding the test work, the isochrony of the three joints was veri_ed, both visually and by means of CCW counters.
Keywords
Cinemática, Dinámica, Control de robot, Homing, Espacio de trabajo, Isocronía, Robot delta lineal, Curva S