PDF de programación - Modelado, Análisis y Diseño del Sistema de Control de un Robot Gantry usando un Sistema Operativo de Tiempo Real Convencional

 

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Quiero dedicar este trabajo a mi familia, especialmente a mis padres, quienes hicieron posible que realice mis

estudios en esta Facultad.

También quiero agradecer especialmente:

A mi Directora de Tesis, Prof. María Feldgen, y al Ing. Osvaldo Clúa, quienes me ayudaron en todo momento e

hicieron posible la realización de este trabajo.

A los integrantes del Laboratorio de Robótica de la Facultad de Ingeniería, especialmente al Ing. Andrés Mauro

y al Ing. Ricardo Ramos por su ayuda en temas relacionados con el trabajo.

A la Lic. Adriana Echeverría, por aportar ideas y sugerencias al proyecto.

A mis amigos de la Facultad, quienes me brindaron en todo momento su apoyo incondicional.

A Carlos, por sus ideas y sugerencias.

A los integrantes del Laboratorio de Sólidos Amorfos de la Facultad de Ingeniería, quienes me brindaron la
posibilidad de conocer el trabajo de investigación científica, y especialmente al Dr. Hugo Sirkin, quien me invitó a
colaborar en dicho laboratorio.

La autora.

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Capítulo 1: Introducción..............................................................................................10
1.1 Introducción................................................................................................................................................................11
1.2 Descripción del Ambiente de trabajo........................................................................................................................12
1.3 Organización del Informe...........................................................................................................................................12

Capítulo 2: Conceptos de Robótica..............................................................................13
2.1 Introducción................................................................................................................................................................14
2.1.1 Clasificación.......................................................................................................................................................14
2.1.2 Características....................................................................................................................................................14
2.1.3 Ejes y eslabones.................................................................................................................................................14
2.1.3.1 Ejes............................................................................................................................................................15
2.1.3.2 Eslabones...................................................................................................................................................15
2.1.3.2.1 Herramienta......................................................................................................................................15
2.2 Descripción de objetos en el espacio.........................................................................................................................16
2.2.1 Descripción de un punto en el espacio..............................................................................................................16
2.2.2 Descripción de una orientación.........................................................................................................................17
2.2.2.1 Cálculo de la matriz de rotación...............................................................................................................17
2.2.3 Descripción de una terna...................................................................................................................................18
2.2.4 Transformación Homogénea.............................................................................................................................18
2.2.4.1 Transformación Homogénea Inversa.......................................................................................................20
2.2.5 Definiciones de ternas especiales.....................................................................................................................21
2.2.5.1 Base...........................................................................................................................................................21
2.2.5.2 Workobject................................................................................................................................................21
2.2.5.3 Tool (Herramienta)...................................................................................................................................21
2.3 Parámetros Cinemáticos.............................................................................................................................................21
2.3.1 Parámetros de Denavit-Hartenberg...................................................................................................................21
2.3.1.1 Ubicación de las ternas de referencia.......................................................................................................21
2.3.1.2 Cálculo de los parámetros cinemáticos para el eje..................................................................................22
2.3.1.3 Parámetros que varían según cada tipo de eje..........................................................................................23
2.3.2 Cálculo de la matriz de pasaje de terna............................................................................................................23
2.4 Espacio joint y espacio cartesiano.............................................................................................................................25
2.5 Conversión entre coordenadas joint y coordenadas cartesianas...............................................................................25
2.6 Generación de Trayectoria.........................................................................................................................................26
2.6.1 Trayectoria en el espacio joint...........................................................................................................................26
2.6.1.1 Polinomios cúbicos...................................................................................................................................26
2.6.1.2 Polinomios de mayor orden......................................................................................................................29
2.6.1.3 Función lineal con zonas de aceleración parabólicas..............................................................................29
2.6.1.3.1 Aceleración.......................................................................................................................................30
2.6.1.3.2 Velocidad..........................................................................................................................................31
2.6.1.3.3 Posición............................................................................................................................................31
2.6.1.4 Comparación de los algoritmos expuestos...............................................................................................32
2.6.2 Trayectoria en el espacio cartesiano.................................................................................................................33
2.6.2.1 Descripción de líneas rectas en el espacio cartesiano.............................................................................34
2.7 Descripción del robot a estudiar................................................................................................................................34
2.8 Cálculo de la matriz de pasaje de terna para el robot Gantry...................................................................................35
2.8.1 Definición de la terna base................................................................................................................................35
2.8.2 Ubicación de las ternas para cada eslabón.......................................................................................................35
2.8.3 Cálculo de los parámetros de Denavit-Hartenberg..........................................................................................36

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2.8.3.1 Cálculo de las matrices de pasaje de terna...............................................................................................37
2.9 Resolución de la Cinemática del robot Gantry.........................................................................................................38
2.9.1 Cálculo del Problema Directo...........................................................................................................................38
2.9.1.1 Definición de las matrices de pasaje de terna..........................................................................................39
2.9.1.2 Cálculo del Problema Directo..................................................................................................................39
2.9.2 Cálculo del Problema Inverso...........................................................................................................................42
2.9.3 Determinación de la herramienta y del workobject.........................................................................................43
2.9.3.1 Herramienta..............................................................................................................................................43
2.9.3.2 Workobject..................................................................................................