Diseño integral y control de un robot paralelo tipo Delta para uso didáctico

Abstract

Este proyecto de tesis aborda el análisis de la cinemática directa e inversa, el desarrollo del modelo matemático dinámico y la propuesta de algoritmos de control activo para un robot paralelo tipo Delta. El modelo matemático se obtiene por medio de la formulación Lagrangiana, basada en el análisis de las energías dinámicas y de las ecuaciones de restricción del robot. El análisis cinemático es abordado por métodos geométricos, considerando que los eslabones mecánicos no poseen restricción angular y las trayectorias de los eslabones se intersectan en un punto del espacio de trabajo. Las matrices Jacobianas son obtenidas a partir de la derivación de las ecuaciones de restricción del espacio de trabajo. El diseño integral del robot paralelo está dividido en tres etapas: diseño mecánico, Instrumentación electrónica/eléctrica y sistemas de adquisición de datos del sistema integral. En la etapa mecánica se muestra el modelo computarizado de cada uno de los eslabones, uniones articuladas y chumaceras, diseñadas en el software SolidWorks 2016. En la etapa de instrumentación se seleccionan los motores de CD junto con sus etapas de potencia para el moviento angular de cada eslabón y el movimiento angular es medido usando codificadores electrónicos. En la tercera etapa se selecciona una tarjeta de adquisición de datos. En este proyecto se emplean los esquemas de control PD con Compensación de Gravedad, Par Calculado y PID para regulación y seguimiento de trayectoria de la posición del efector final del robot, usados bajo el criterio de estabilidad de Lyapunov. El desempeño de los controladores es evaluado bajo el criterio de seguimiento de trayectoria en el espacio de trabajo del robot. Los resultados numéricos obtenidos en la plataforma Matlab muestran el desempeño del modelo dinámico y cinemático. Finalmente, el análisis de control de lazo cerrado usando los esquemas de control propuestos cumple satisfactoriamente el seguimiento de trayectorias dentro del espacio de trabajo del robot.