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Title: Diseño, construcción y control de un robot didáctico de 6 grados de libertad
metadata.dc.creator: CARLOS ALBERTO GONZALEZ GUTIERREZ
Keywords: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA;CIENCIAS TECNOLÓGICAS
metadata.dc.date: 2013
Description: En el presente trabajo se presenta el diseño mecánico, construcción y control de un robot manipulador de seis grados de libertad, que será utilizado con fines didácticos. Por esta razón el robot es de bajo costo y de arquitectura abierta. Se utiliza lenguaje C y una computadora personal para controlar el robot. Esto permite utilizar cualquier algoritmo de control que se desee. Con el fin de presentar resultados experimentales se utiliza un controlador PD más compensación de gravedad y sin medición de la velocidad. Esto requiere obtener y validar experimentalmente el modelo de pares gravitacionales del robot. Se muestra la mejora obtenida en el desempeño del robot cuando se usa este modelo para compensar el efecto de la gravedad. Un aspecto interesante es que el término de compensación de la gravedad es obtenido sin requerir el conocimiento de parámetros de los eslabones tales como sus masas y la ubicación de sus centros de masa o los parámetros de los motores usados como actuadores como las constantes de par o las resistencias eléctricas. Se muestra el correcto funcionamiento del robot mediante experimentos en los que controla la posición del robot en valores constantes y otros en los que el robot debe seguir una trayectoria que es enseñada punto a punto. Dado que el controlador PD más compensación de gravedad utilizada está diseñado para regulación de posición y no para seguimiento de trayectorias, un aspecto que se desea estudiar es la rapidez de las trayectorias que el robot puede seguir satisfactoriamente con este controlador
In this work the mechanical design, construction and control of a six degrees of freedom (DOF) robot manipulator are presented. This robot is to be used in didactic applications; hence, this robot has to be low-cost and open-architecture. A personal computer based in C programming language is used to program and control the robot. This allows the use of any desired control algorithm. APD controller plus gravity compensation, without velocity measurements, is used to test the robot. Because of this the corresponding gravity effects model is computed and validated through experiments. An important feature of the obtained gravity effects model is that it is not given in terms of either the mechanical parameters of the robot links (such as masses and centers of mass)or parameters of the DC-motor actuators (electrical resistances and torque constants). Performance of the robot is shown through several experiments where either robot positions are regulated at constant values or robot positions have to track a pre-established desired sequence of points. We stress that PD controllers plus gravity compensation are designed to solve the position regulation problem instead of the trajectory tracking problem, hence, an important objective in this work is to determine the speed of the trajectories that the robot can follow satisfactorily with this control scheme. For constructing a simple servo loop for motion control applications which is suitable for educational applications is presented. The entire hardware implementation is demon strated, focusing on a microcontroller-based (¿C) servo amplifier and a Field Programmable Gate Array-Digital Signal Processor (FPGA-DSP) motion controller. A novel hybrid architecture-based digital stage is featured providing a low-cost servo drive and a high performance controller, which can be used as a basis for an industrial and robotics application
URI: http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/867
Other Identifiers: Compensación de la gravedad
Control de posición
Gravity compensation
Position control
Robot manipulators
Robots manipuladores
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