Brazo-robot Con Matlab 4bo3f

Centro de Enseñanza Técnica Industrial. Plantel Colomos

Proyecto Brazo Robot manipulado por MATLAB y controlado por ARDUINO. Materia:Robótica Carrera: Ingeniería Mecatrónica Clave de materia: IA-23 Profesor: Noel Marcial Vázquez Sojo. Grupo: 7F Priscilla Virginia Andrade Domínguez. Omar de la Cruz Arciniega

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Fecha de entrega: Martes 7 Junio del 2016

Índice TABLA DE CONTENIDO PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..................................................................................................3 CARACTERÍSTICAS DEL BRAZO MANIPULADOR .............................................................................3 DISPOSITIVOS ...................................................................................................................................3 DISEÑO ..............................................................................................................................................4 DESARROLLO .....................................................................................................................................4 ALGORITMO Y CALCULOS PARA DH ................................................................................................7 CONCLUSIONES ...............................................................................................................................13 ENLACE DEL VIDEO .........................................................................................................................13 FIRMA ..............................................................................................................................................13 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................13

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El objetivo de este proyecto es diseñar, construir e implementar un brazo manipulador robótico con las características listadas en el siguiente apartado y que cumpla con las consideraciones que más abajo se aborda, así como con el procedimiento a evaluar.

CARACTERÍSTICAS DEL BRAZO MANIPULADOR  Robot angular de tres grados de libertad rotacionales (3R)  Circuitería del robot en PCB  Los sensores de posición angular informan a la unidad de control de la posición de cada articulación con un error no mayor a 5 grados.  La articulación de la base tiene un movimiento 0° → 360° → 0°  Las articulaciones 2 y 3 tienen un movimiento 0° → 180° → 0°

DISPOSITIVOS Servomotor Micro Servomotor Tower Pro SG90. Características Modelo del producto: Tower Pro SG90  Torque: 1.8 kg-cm  Velocidad: 0.10 s/60°  Rango de rotación: 180°  Peso: 9 g  Dimensiones: 21.5 x 11.7 x 25.1 mm  Tipo de engranaje: Plástico  Tipo de conector: Hembra  Modulación: Analógica  Periodo: 20 ms  Voltaje: 4.8 – 6 v  Ancho pulso: 1.0 – 2.5 ms Arduino UNO Características  Modelo del producto: MG995  Microcontrolador ATmega328  Voltaje de trabajo: 5V  Voltaje de entrada recomendado: 7-12V  Voltaje de entrada mínimo: 6  Voltaje de entrada máximo: 20V  Pines de entrada/salida digitales: 14 (6 de los cuales pueden ser salidas de PWM.  Pines de entradas analógica: 6 3 TERCER PARCIAL | ROBOTICA

    

Corriente máxima en cada pin: 40 mA Memoria flash: 32 KB de los cuales se ocupan .5 KB para el bootloader Memoria SRAM: 2 KB Memoria EEPROM: 1 KB Velocidad de reloj: 16 MHz

DISEÑO

DESARROLLO Para el desarrollo de esta práctica se declararon los siguientes pines para operación de los dispositivos

PIN SERVOMOTOR1 PIN SERVOMOTOR2 PIN SERVOMOTOR3 PIN SERVOMOTOR4 GND VCC 4 TERCER PARCIAL | ROBOTICA

Se realizó el siguiente código en esta práctica se realizaron varias pruebas es por eso que hay tanto código en mismo código se indica que es lo que se está desarrollando en cada línea.

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Se trabajó con el Arduino UNO

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ALGORITMO Y CALCULOS PARA DH Los pasos del algoritmo genérico para la obtención de los parámetros DH se detallan a continuación: 1. Numerar los eslabones: se llamará “0” a la “tierra”, o base fija donde se ancla el robot. “1” el primer eslabón móvil, etc. 2. Numerar las articulaciones: La “1” será el primer grado de libertad, y “n” el último. 3. Localizar el eje de cada articulación: Para pares de revolución, será el eje de giro. Para prismáticos será el eje a lo largo del cual se mueve el eslabón. 4. Ejes Z: Empezamos a colocar los sistemas XYZ. Situamos los en los ejes de las articulaciones i, con i=1,…, n. Es decir, va sobre el eje de la 1ª articulación, va sobre el eje del 2º grado de libertad, etc. 5. Sistema de coordenadas 0: Se sitúa el punto origen en cualquier punto a lo largo de . La orientación de e puede ser arbitraria, siempre que se respete evidentemente que XYZ sea un sistema dextrógiro. 6. Resto de sistemas: Para el resto de sistemas i=1,…, N-1, colocar el punto origen en la intersección de con la normal común a y . En caso de cortarse los dos ejes Z, colocarlo en ese punto de corte. En caso de ser paralelos, colocarlo en algún punto de la articulación i+1. 7. Ejes X: Cada va en la dirección de la normal común a y , en la dirección de hacía . 8. Ejes Y: Una vez situados los ejes Z y X, los Y tienen su direcciones determinadas por la restricción de formar un XYZ dextrógiro. 9. Sistema del extremo del robot: El n-ésimo sistema XYZ se coloca en el extremo del robot (herramienta), con su eje Z paralelo a y X e Y en cualquier dirección válida. 10. Ángulos teta: Cada es el ángulo desde hasta girando alrededor de . 11. Distancias d: Cada es la distancia desde el sistema XYZ i-1 hasta la intersección de las normales común de hacía , a lo largo de 12. Distancias a: Cada es la longitud de dicha norma común. 13. Ángulos alfa: Ángulo que hay que rotar para llegar a , rotando alrededor de . 14. Matrices individuales: Cada eslabón define una matriz de transformación:

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15. Transformación total: La matriz de transformación total que relaciona

la base del robot con su herramienta es la encadenación: (Multiplicación) de todas esas matrices:

Después de analizar el algoritmo para la generación de los cálculos de Denavit Hartenberg, se inicia con tomar las medidas del brazo en cada una de sus articulaciones como se ve a continuación en la imagen:

Se enumeran los eslabones y articulaciones de manera se pueda localizar el eje en cada articulacion. Utilizando la matriz individual para cada eslabon de tranformacion generamos, mediante la siguiete matriz, las metrices de cada eslabon generando mediante el programa principal las matrices para a1, a2 y a3 (eslabones a los cuales se les genera la matriz de transformacion)

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Mediante los siguientes cálculos generaremos las matrices de transformación para los eslabones L1, L3 y L4. T1=trotz(q1)*transl([0 0 0])*transl([0 0 8.5])*trotz(90,'deg');

T2=trotz(q2)*transl([8.5 0 0])*transl([0 0 0])*trotz(0);

T3=trotz(q3)*transl([9.5 0 0])*transl([0 0 0])*trotz(0);

Donde q1, q2 y q3 son valores asignados para la manipulación de los grados. Y finalmente generáramos la matriz general del conjunto de las matrices, con el siguiente calculo: T=T1*T2*T3;

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RESULTADOS

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CONCLUSIONES En este proyecto aprendimos a como diseñar, construir y al mismo tiempo implementar un brazo robótico 3R, en el cual trabajamos usando grados de libertad, articulaciones, y momentos en cada una de ellas y se llevaron a cabo los cálculos mediante el uso de Denavith Hartenberg dando uso a las matrices de transformación homogénea de cada articulación así como la matriz general que conlleva cada matriz de cada articulación, con esta información obtenida podemos ver el comportamiento de nuestro brazo, ya que con el cálculo obtenido de la cinemática directa, podemos ver el comportamiento del brazo 3R mediante, las matrices de transformación homogénea utilizando los vectores de estado, y al mismo tiempo observando el comportamiento de la gráfica del brazo.

ENLACE DEL VIDEO https://www.dropbox.com/sh/6uaaav4gwznrcb9/AABJn3cmc2cSpl1hc8-hbCAca?dl=0

FIRMA

BIBLIOGRAFÍA  Fundamentos de Robótica Autor: Antonio Barrientos Cruz  https://www.youtube.com/watch?v=-611UD0a6dY

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