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

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

4. Subsistema de manipulación SubElemento final de agarre
Pinza robótica

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

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

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:

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

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

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

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

7. Presupuesto

Presupuesto

8. Conclusiones

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