Diseño e implementación de un sistema de control de posición para el manipulador tipo puma

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dc.contributor.advisorLengerke Pérez, Omar
dc.contributor.advisorForero González, Carlos Adolfo
dc.contributor.apolounabForero González, Carlos Adolfo [carlos-adolfo-forero-gonzález]spa
dc.contributor.authorMartínez Vásquez, Miguel Ángel
dc.contributor.authorVera Jaimes, Christian Javier
dc.contributor.cvlacVera Jaimes, Christian Javier [0001538437]spa
dc.contributor.cvlacLengerke Pérez, Omar[0000295450]spa
dc.contributor.cvlacForero González, Carlos Adolfo [690864]spa
dc.contributor.googlescholarLengerke Pérez, Omar [BHYcPBEAAAAJ&hl=en]spa
dc.contributor.linkedinForero González, Carlos Adolfo [carlos-adolfo-forero-gonzález-98974755]spa
dc.contributor.orcidVera Jaimes, Christian Javier [0000-0002-8168-5376]spa
dc.contributor.orcidLengerke Pérez, Omar [0000-0001-9360-7319]spa
dc.contributor.researchgateLengerke Pérez, Omar [Omar-Lengerke-Perez]spa
dc.contributor.researchgateForero González, Carlos Adolfo [Carlos_Forero5]spa
dc.contributor.scopusLengerke Pérez, Omar [25929436900]spa
dc.contributor.scopusForero González, Carlos Adolfo [56926518500]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialBucaramanga (Santander, Colombia)spa
dc.date.accessioned2024-10-03T21:24:22Z
dc.date.available2024-10-03T21:24:22Z
dc.date.issued2005
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractLa Robótica industrial, desde sus orígenes, estuvo orientada a las funciones de manipulación. De hecho, suele considerarse que un robot industrial es esencialmente un robot manipulador. El robot manipulador tipo PUMA (Programable Universal Machine for Assembly), debido a sus cinco grados de libertad y estructura mecánica está destinado a realizar trabajos automatizados con gran precisión y complejidad al implementársele un sistema de control de posición teniendo en cuenta, las limitaciones que este presenta por diseño. En el presente documento, se presenta un marco teórico que contiene la fundamentación de conceptos, dispositivos y herramientas utilizadas en el desarrollo del proyecto así como la respectiva metodología de diseño mecatrónico que se planteo de igual manera los respectivos cálculos cinemáticos necesarios para el desarrollo del sistema de control de posición En el documento se describe la revisión realizada al diseño, configuración de materiales y piezas del manipulador, a través de la simulación de aplicación de cargas en una herramienta CAE y de algunas pruebas físicas. Además se incluirán y describirán los motores y sistemas de transmisión con los que consta cada articulación. Se describirán los dispositivos electrónicos implementados para el control del manipulador, además se describe el controlador usado, así como los programas implementados y el correspondiente diseño de la acción de control, encargado del movimiento de las articulaciones.spa
dc.description.abstractenglishIndustrial Robotics, from its origins, has been oriented towards manipulation functions. In fact, an industrial robot is often considered to be essentially a manipulator robot. The PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly) manipulator robot, due to its five degrees of freedom and mechanical structure, is intended to perform automated work with great precision and complexity by implementing a position control system taking into account the limitations that it presents by design. This document presents a theoretical framework that contains the foundation of concepts, devices and tools used in the development of the project as well as the respective mechatronic design methodology that was also proposed for the respective kinematic calculations necessary for the development of the position control system. The document describes the review carried out on the design, configuration of materials and parts of the manipulator, through the simulation of the application of loads in a CAE tool and some physical tests. In addition, the motors and transmission systems that each joint consists of will be included and described. The electronic devices implemented for the control of the manipulator will be described, in addition the controller used is described, as well as the implemented programs and the corresponding design of the control action, in charge of the movement of the joints.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontentsIntroducción i Planteamiento del problema y justificación ii Objetivos ¡v Metodología del diseño v Antecedentes ix 1. Morfología del robot 1 1.1 estructura mecánica 1 1.2 configuraciones de robots industriales 2 1.2.1 robot cartesiano 2 1.2.2 robot cilíndrico 2 1.2.3 robot esférico 2 1.2.4 robot scara 3 1.2.5 robot angular o antropomórfico 3 1.3 características principales de los robots 5 1.3.1 área de trabajo o alcance 5 1.3.2 capacidad de carga 5 1.3.3 repetibilidad 5 1.3.4 precisión 6 1.3.5 resolución 6 1.3.6 velocidad 6 1.3.7 aceleración 6 1.3.8 error por cambio de sentido 6 1.3.9 deriva 6 1.3.10 fiabilidad 7 1.3.11 vida 7 1.4 herramientas para la localización del robot 7 1.4.1 representación de orientación y posición 7 1.4.2 representación de la posición 7 1.4.3 sistema cartesiano de referencia 8 1.4.4 coordenadas cartesianas 8 1.4.5 coordenadas polares y cilíndricas 9 1.4.6 coordenadas esféricas 9 1.5 cinemática del manipulador 10 1.5.1 problema cinemática directo 11 1.5.1.1 algoritmo denavit - hartenberg 1.5.2 cinemática inversa. 1.5.3 desacoplo cinemática 1.6 jacobiano directo 1.7 jacobiano inverso 2. Componentes mecánicos 2.1 potencia 2.2 transmisores y reductores 2.3 mecanismos de transmisión 2.4 mecanismos de engranajes 2.4.1 relación de transmisión 2.5 mecanismos de cadenas 2.6 mecanismos de correas 3. Componentes electrónicos 3.1 microcontroladores 3.2 controladores lógicos programables (plc) 3.2.1 clasificación de los plc's 3.2.2 plc cpu 314c-2dp 22 3.3 actuadores y sensores 22 3.3.1 actuadores eléctricos 22 3.3.2 motores de corriente continua (dc) 22 3.4 sensores 25 3.4.1 sensores de posición 25 3.4.2 codificadores angulares de posición (encoders) 25 3.4.3 detectores de posición (finales de carrera) 26 4. Sistemas scada 27 5. Sistema de control 30 5.1 sistema de control realimentados 30 5.2 sistemas de control en lazo cerrado 30 5.3 sistemas de control en lazo abierto 30 5.4 sistema de control en lazo cerrado en 31 Comparación con los sistemas en lazo abierto 5.4.1 clasificación de los controladores industriales 32 5.4.2 controlador automático, actuador y sensor (elemento de 32 Medición) 5.4.3 sistema de control de velocidad 34 5.4.4 modulación de ancho de pulso 35 5.5 modelo de un motor corriente directa 35 Controlado por inducido 5.6 análisis de la respuesta transitoria y 37 Estacionaria 5.6.1 señales de pruebas típicas 38 5.6.2 respuestas transitoria y respuesta en estado estacionario 38 5.6.3 definiciones de las especificaciones de respuesta transitoria 39 5.7 algunos comentarios sobre las 41 Especificaciones de la respuesta transitoria 5.7.1 sistemas de segundo orden y especificaciones de la 42 Respuesta transitoria 5.8 métodos de obtención de modelos matemáticos 45 5.8.1 controlador pid 46 5.8.2 reglas de sintonía de controladores pid 46 5.8.2.1 control pid de plantas 46 5.8.2.2 reglas de ziegler - nichols para sintonizar controladores 47 5.8.2.2.1 primer método 48 5.8.2.2.2 segundo método 49 6. Diseño mecatrónico del sistema de control de 52 Posición contra el robot manipulador 6.1 descripción técnica 52 6.2 revisión del robot manipulador 53 6.2.1 estudio de cambios 53 6.2.2 análisis de carga 54 6.2.2.1 análisis global de la estructura 55 6.2.2.1.1 asignación de cargas y condiciones al borde al modelo 55 Global 6.2.2.2 análisis del antebrazo 58 6.2.2.3 análisis del brazo 60 6.2.2.4 análisis del soporte 62 6.2.2.5 conclusiones del análisis de carga 64 6.3 modelación matemática del manipulador 64 6.3.1 cinemática * 64 6.4 control de las articulaciones del robot 76 Manipulador 6.4.1 función de transferencia 76 6.4.1.1 obtención de la función de transferencia del antebrazo 77 6.4.1.2 obtención de la función de transferencia de los motores de 80 La base y brazo 6.5 diseño del controlador 82 6.5.1 controlador del antebrazo 82 6.5.2 controlador de la base y brazo 87 6.5.3 controlador gripper 92 6.6 sistema eléctrico y electrónico 93 6.6.1 circuitos eléctricos y electrónicos del robot manipulador 93 6.6.1.1 circuito impreso de distribución 93 6.6.1.2 circuito principal 94 6.6.1.3 circuito de potencia 96 6.6.2 microcontroladores 97 6.6.2.1 programación del microcontrolador de los motorreductores 97 6.6.3 pie 101 6.6.3.1 simaticstep7 101 6.6.4 simulación 110 6.6.4.1 labview 111 6.6.4.1.1 panel frontal de labview 111 6.6.4.1.2 diagrama de bloques de labview 114 Conclusiones y recomendaciones 120 Bibliografía 123spa
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dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
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dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
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dc.title.translatedDesign and implementation of a position control system for the puma type manipulatorspa
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