Título :	Sistema háptico para la operación maestro-esclavo de un robot industrial
Autor(es):	Francisco Javier Mendoza Galindo
Palabras clave:	Dispositivo háptico Haptic device Maestro-esclavo Master-slave PUMA robot Robot PUMA
Área:	INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación :	nov-2014
Facultad:	Facultad de Ingeniería
Programa académico:	Maestría en Ciencias (Mecatrónica)
Resumen:	Los robots cumplen con una importante función en el área industrial ya que realizan tareas de manera eficiente, sin embargo, han adquirido auge en campos como medicina donde son guiados por un operador para realizar intervenciones quirúrgicas. Este trabajo presenta la operación maestro-esclavo de un robot industrial utilizando un dispositivo háptico de 3 grados de libertad como maestro y un robot PUMA como esclavo. El uso de un dispositivo háptico permite que el usuario realice los movimientos de una manera natural ya que el dispositivo háptico se mueve a través del espacio. Se obtuvieron las ecuaciones de cinemática inversa para robots PUMA con el objetivo de que el movimiento del dispositivo háptico sea replicado lo más rápido posible y del mismo modo. Pese a que se tiene un maestro con menor número de grados de libertad que el esclavo, se mantiene fija la orientación del órgano terminal del robot PUMA. Para verificar el correcto funcionamiento, se realizó una interfaz utilizando Simulink para implementar el sistema háptico, realizando pruebas de seguridad con el dispositivo háptico y el manipulador, dicha interfaz puede ser utilizada para verificar otras trayectorias y observar el movimiento de los eslabones del robot PUMA. Para la implementación del robot PUMA real y el dispositivo háptico, se utilizó un controlador PID dentro de una implementación en FPGA. Finalmente se realizaron pruebas donde se evaluó el desempeño del sistema. Robots play a key role on industrial applications since they execute predefined tasks efficiently; however, they have acquired importance in other research fields, such as medicine, as they are guided by an operator to execute surgical interventions. This work shows the master-slave operation for an industrial robot. The methodology uses a 3 degrees of freedom haptic device as the master, and a PUMA robot as slave. The use of the haptic device allows the user to develop movements in a natural way, because it moves inside the 3D space. In order to achieve the replication of the haptic movements in a quickly and accurately way, the inverse kinematics equations for PUMA robots are calculated. Since the haptic device has less degrees of freedom than the slave, the end effector orientation is fixed. To ensure that the system behaves in the desired way, an interface is designed and implemented using Simulink, where the inverse kinematic equations are implemented in order to design an algorithm for restricting the available workspace. Moreover, the interface can be used to test trajectories before they are programed in the real-life robot, and the links movement can be observed. For the implementation in a real robot and haptic device, an FPGA-based proprietary processor is used to control the robot by employing a PID controller. Several tests are carried out in order to demonstrate the performance of the proposed controller.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/325
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