Universidad de Guanajuato, DICISAvanve Proyecto Final, Octubre 2015.

Avance: Brazo Robotico Proyecto FInalVıctor Manuel Rocha Acosta, Eduardo Felix Ramırez Palacios, Enrique de Jesus RodrıguezHernandez.Prof. Ing. Jose Luis Lopez Ramırez.

ResumenPractica disenada de tal forma que el alumno interactue con diversas areas como son la mecanica, la electronica y laprogramacion a traves de la fabricacion de un mecanismo tipo manivela-biela-corredera.

KeywordsBrazo robotico

Universidad de Guanajuato, DICIS, Aplicaciones de Sistemas MecatronicosE-mail: vrochaacosta@gmail.com, eduardofelixrp@hotmail.com

Indice

1 Introduccion 1

2 Metodologıa 12.1 Analisis cinematico del mecanismo . . . . . . . . . . . . 12.2 Control del motor a pasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.3 Material utlizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.4 Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

3 Resultados 23.1 Parte mecanica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.2 Prueba 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.3 Prueba 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.4 Prueba 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.5 Prueba 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

4 Conclusiones 3

1. IntroduccionUn robot es una entidad virtual o mecanica artificial. En

la practica, esto es por lo general un sistema electromecanicoque, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensacionde tener un proposito propio. La independencia creada en susmovimientos hace que sus acciones sean la razon de un estudiorazonable y profundo en el area de la ciencia y tecnologıa.La palabra robot puede referirse tanto a mecanismos fısicoscomo a sistemas virtuales de software, aunque suele aludirsea los segundos con el termino de bots.

Tipos:

2. Metodologıa

2.1 Analisis cinematico del mecanismoEl analisis cinematico de nuestro mecanismo inicia con

la construccion del diagrama cinematico auxiliar. Este dibujonos permite visualizar de una manera ordenada los parametros

y las variables de nuestro sistema dinamico.

Del diagrama podemos extraer la siguiente ecuacion vec-torial:

~r1 +~r2 =~a+~s (1)

Descomponiendo los vectores de la eccuacion (1) en suscomponentes, se tienen las siguientes ecuaciones de restric-cion de posicion:

r1 cos(θ1)+ r2 cos(θ2) = s (2)

r1 sin(θ1)+ r2 sin(θ2) =−a (3)

Al derivar las ecuaciones (2) y (3) con respecto al tiempo,se obtienen las ecuaciones de restriccion en velocidad:

−r1ω1 sin(θ1)− r2ω2 sin(θ2) = a (4)

r1ω1 cos(θ1)+ r2ω2 cos(θ2) = 0 (5)

Ahora, del motor y el engrane tenemos la siguiente rela-cion con respecto a sus velocidades angulares y radios:

ωe = ωmrm

re(6)

siendo tambien, en nuestro sistema:

ω1 = ωe (7)

Al manipular algebricamente las dos ecuaciones de res-triccion de velocidad y la de relacion de velocidades angularesobtenemos la funcion de transferencia de nuestro sistema:

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Paso Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D1 +V +V -V -V2 -V +V +V -V3 -V -V +V +V4 +V -V -V +V

Cuadro 1. Control del motor a pasos

aωm

=r1rm

re

[cosθ1

cosθ2− sin(θ1)

](8)

en donde, la velocidad del seguidor es la variable depen-diente en el sistema y la velocidad angular del motor a pasoses la variable independiente. Los demas valores son parame-tros dados en el sistema y que completan la funcion.

2.2 Control del motor a pasosDado que nuestro mecanismo de Biela-Manivela usa un

motor unipolar, se detalla la secuencia del motor: (vease Tabla1)

2.3 Material utlizadoA continuacion se presenta una breve lista de cosas utili-

zadas para la elaboracion de la practica:

1 tarjeta Pinguino

1 motor a pasos

1 circuito ULN2803a

1 fuente de voltaje

4 baleros

pedazos de fierro

1 soldadora

1 resorte

5 seguros

1 engrane

1 banda

2 tornillos con sus respectivas tuercas de 5/32

2.4 FuncionamientoAl ser programada la tarjeta Pinguino, esta enviara varias

senales al motor, induciendo corriente a las bobinas, provo-cando que se mueva, a su vez, transmita el movimiento alengrane conectado a los eslabones a traves de la banda utili-zada. Por ende, se genera un movimiento lineal en el eslabondenominado corredera.

Figura 1. Mecanismo armado

Figura 2. Sistema completo

3. Resultados3.1 Parte mecanica

Como resultado, se opto por usar material desechado (fie-rro), ya que este presento caracterısticas adecuadas para so-portar carga y podersele dar mas adelante alguna aplicacion.

3.2 Prueba 1Para esta prueba se energizo el motor con un voltaje de 5

V, alimentado por la tarjeta Pinwintool. El resultado fue queel motor giraba normal y que movıa el mecanismo muy poco.

3.3 Prueba 2Nuevamente se energizo el motor a pasos , aunque en esta

ocasion con un voltaje de 8 V, provocando que el sistema semoviera aunque no lo suficientemente como para poder hacerel movimiento con el peso del sistema mecanico.

3.4 Prueba 3Para esta prueba se decidio dar un voltaje de 14.8 V con

una corriente de 0.850 mA. Con la energizacion aplicada sepudo observar que nuestro sistema se movio satisfactoriamen-te. En cuanto al codigo implementado, se le dio un tiempo deretardo de 400 ms, induciendo que el mecanismo funcionarade forma correcta (retraso de 0.4 s por cada paso).

3.5 Prueba 4Por ultimo, se compila un codigo con un tiempo de retardo

de 100 ms. En consecuencia, el mecanismo logra un recorridoa una mayor velocidad.

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4. ConclusionesEn esta practica se aprendio a relacionar distintas areas

como son la mecanica, la programacion y la electronica, atraves de conocimientos y habilidades previamente desarrolla-das a lo largo de la carrera. Sin embargo, se tuvieron algunosinconvenientes, como lo fueron la seleccion del material y laforma de trabajarla, ademas de los elementos disponibles ysus caracterısticas, ya que de ello dependio en gran parte lasdistintas pruebas y trabajos realizados.