Resumen

En este trabajo de Tesis se obtuvo el modelo matemático de un robot paralelo de seis grados de libertad y estructura 6-RSS ubicado en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE):

Se revisó la estructura del robot paralelo; es decir, qué eslabones y articulaciones lo conforman, sus características y cómo este conjunto determina los grados de libertad del mecanismo. Así mismo se describió su geometría en función de una serie de parámetros que permiten aplicar el análisis del robot a cualquier implementación de dicha estructura, no sólo a la construida en el INAOE.

Se describió la cinemática del robot basada en su estructura y geometría. Es decir, se analizó la posición y orientación de la plataforma del robot por métodos geométricos resolviéndose así los problemas cinemáticos directo e inverso. Así mismo, también fue descrito el espacio de trabajo del robot determinado por las limitantes geométricas y mecánicas, siendo estas últimas impuestas por las restricciones de rotación en las rótulas. A partir de ambas limitantes se obtuvieron inecuaciones que representan sólidos tridimensionales dentro de los cuales la plataforma puede ser posicionada y orientada. Además, se realizó un análisis de relaciones de velocidad y aceleración entre los elementos del robot, el cual puede ser usado para la generación de trayectorias y movimientos.

Se describió la dinámica directa e inversa del robot mediante el método del trabajo virtual. Es decir, se determinaron las fuerzas y torques necesarios para la realización de un determinado movimiento. De esta manera, se completó el análisis dinámico del mecanismo.

Finalmente, se simuló tanto la cinemática como la dinámica del mecanismo. En el primer caso se desarrolló un simulador en 3D del robot basado en la plataforma Java en conjunto con OpenGL y controlado mediante un Joystick. Dicho simulador permite aplicar el análisis cinemático para la localización de la plataforma en sentido directo e inverso, grafica un sólido tridimensional translúcido que representa el espacio de trabajo definido mediante limitantes geométricas y muestra el movimiento de las rótulas consideradas con restricciones de giro. En el segundo caso se desarrollaron programas en Matlab correspondientes a la dinámica directa y a la dinámica inversa, validándose sus resultados mediante la simulación del mecanismo en la herramienta SimMechanics de Matlab.

Índice de contenido

Capítulo 1. Introducción (archivo pdf, 190 kb)

Capítulo 2. Marco Teórico (archivo pdf, 989 kb)

Capítulo 3. Estructura y Geometría del Robot Paralelo (archivo pdf, 275 kb)

Capítulo 4. Cinemática de Localización del Robot Paralelo (archivo pdf, 140 kb)

Capítulo 5. Espacio de Trabajo del Robor Paralelo (archivo pdf, 391 kb)

Capítulo 6. Cinemática Diferencial del Robot Paralelo (archivo pdf, 145 kb)

Capítulo 7. Dinámica del Robot Paralelo (archivo pdf, 197 kb)

Capítulo 8. Pruebas y resultados (archivo pdf, 1 mb)

Capítulo 9. Conclusiones y Trabajo a Futuro (archivo pdf, 35 kb)

Referencias (archivo pdf, 16 kb)

Anexo A. Demostraciones y Desarrollos (archivo pdf, 97 kb)

Anexo B. Planos del Robot Paralelo (archivo pdf, 103 kb)

Anexo C. Masa del Robot Paralelo (archivo pdf, 24 kb)

Anexo D. Código del Simulador Cinemático (archivo pdf, 93 kb)

Anexo E. Código del Simulador Dinámico (archivo pdf, 53 kb)

Cisneros Limón, R. 2006. Modelo Matemático de un Robot Paralelo de Seis Grados de Libertad. Tesis Licenciatura. Ingeniería en Electrónica y Computadoras. Departamento de Computación, Electrónica, Física e Innovación, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2006.