Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESESeminario de Mecatronica Robot cartesiano TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ECATEPEC INGENIERÍA MECATRONICA. MATERIA y SEMINARIO DE MECATRONICA ALUMNO y y y Martínez Cano Luis Alberto Ronquillo Ocegueda Felipe Zúñiga Basurto Manuel Salvador GRUPO y 9851 PROFESOR y Martin Salazar Pereyra ROBOT CARTESIANO 1 Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano INDICE Desarrollo histórico. Conceptos y definiciones. Morfología del robot. Modelo cinemático directo de los manipuladores. Modelo cinemático inverso del robot Robot cartesiano. y y y y Objetivos. Grados de libertad. Determinación de grados de libertad. Uso de Motorreductores 4 5 6 11 12 13 13 14 14 15 16 18 19 21 21 22 22 Aplicación en la industria. Características del diseño. y Diseño mecánico. Diseño electrónico. y y y Picaxe 18x L293D Diagrama del circuito de control. 2 Bibliografía. Programación.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Fotos del robot cartesiano. 23 24 24 25 26 27 28 Conclusión. y y y Memoria de programación. Ejemplo de programación. Interface computadora Picaxe. 3 . y más recientemente por el robot C3PO. con el robot andador eléctrico y su perro "sparko". A mediados de los cincuentas. mientras que el manipulador esclavo duplicaba a la unidad maestra tan fidedignamente tal y como le era posible. representada en 1939 en la feria mundial de Nueva York. de Karel (Rossum Universal Robots). Ciertamente los robots industriales modernos parecen primitivos cuando se comparan con las expectativas creadas por los medios de comunicación durante las pasadas décadas. un manipulador cuya operación podía ser programada y que podía seguir una secuencia de pasos y movimientos determinados por las instrucciones en el programa. La palabra robot se introdujo en la lengua inglesa en 1921 con el drama R. George C. diseñados para reproducir finalmente los movimientos de la mano y brazos realizados por un operario humano. La obra de Capek es en gran medida responsable de algunas de las creencias populares mantenidas acerca de los robots en nuestros tiempos incluyendo la perfección de los robots como máquinas humanoides dotadas de inteligencia y personalidades individuales. Devol desarrolló un dispositivo de transferencia articulada. de 1926. pero que trabajan sin descanso. comenzaron programas de investigación en Oak Ridge y Argonne National Laboratories para desarrollar manipuladores mecánicos controlados de forma remota para manejar materiales radiactivos. Posteriormente se añadió la realimentación de fuerza acoplando mecánicamente el movimiento de las unidades maestro-esclavo de forma que el operador podía sentir las fuerzas que se desarrollaban entre el manipulador esclavo y su entorno. protagonista en la película de 1927. los robots son máquinas que se asemejan con los seres humanos. Esta imagen se reforzó aún más con la película alemana de robots Metrópolis. "La guerra de las galaxias". Estos sistemas eran del tipo "maestro-esclavo".U.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano DESARROLLO HISTÓRICO. A mediados de los años cincuenta. El trabajo sobre manipuladores maestro-esclavo fue seguido rápidamente por sistemas más sofisticados capaces de operaciones repetitivas autónomas. El manipulador maestro era guiado por el usuario a través de una secuencia de movimientos. el acoplo mecánico se sustituyo por sistemas eléctricos e hidráulicos. los robots se fabricaron como ayudas para sustituir a los operarios humanos.R. pero posteriormente los robots se vuelven contra sus creadores. aniquilando a toda raza humana. Inicialmente. En este trabajo. Durante los años finales de la década de los cuarenta. Los primeros trabajos que condujeron a los robots industriales de hoy día se remontan al periodo que siguió inmediatamente a la segunda guerra mundial. Posteriores desarrollos de este concepto de 4 . CONCEPTOS Y DEFINICIONES. A finales de los setenta McCarthy y sus colegas en el Stanford Artificial Intelligence Laboratory publicaron el desarrollo de una computadora con manos. Engelberger condujo al primer robot industrial. H. Demostraron un sistema que reconocía mensajes hablados. soldar. aun podía mejorarse mediante el uso de una realimentación sensorial. La definición técnica adoptada por el Instituto Norteamericano de Robótica y aceptada internacionalmente es la siguiente: "Un robot es un manipulador multifuncional reprogramable. sensores. "veía" bloques distribuidos sobre una mesa y los manipulaba de acuerdo con instrucciones. demostraron que un brazo Stanford controlado por computadora efectuaba el montaje de bombas de agua de automóviles. control. controlado por una computadora TX-O. Ernst ? controlada por computador con sensores táctiles. ROBOT. que trata temas además de la investigación y el desarrollo de una serie de áreas interdisciplinarias. herramientas o dispositivos especiales mediante movimientos programados y variables que permiten realizar diversas tareas". con la cinemática. 1962A publicó el desarrollo de una mano mecánica Al comienzo de los años sesenta. Realizan tareas repetitivas en industrias de automoción. ajustarlos. diseñado para mover materiales. ojos y oídos (es decir. En Stanford. modelo 8 con 6 grados de libertad. en cuyo extremo incorporan elementos de sujeción o herramientas. piezas. planificación de sistemas. lenguajes de programación e inteligencia de máquina. pintar. etcétera. 5 . Hoy en día se ve la robótica como un trabajo mucho más amplio. Durante los años setenta se centro un gran esfuerzo de investigación sobre el uso de sensores externos para 1973A utilizando realimentación facilitar las operaciones manipulativas. manipuladores. fabricación mecánica o electrónica. Bolles y Paul ? tanto visual como de fuerza. introducido por Unimation Inc. dinámica. en las que se emplean para montar y mover piezas o componentes. A. cámaras de TV y micrófonos).Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Devol y Joseph F. El sistema manipulativo consistía en un manipulador ANL. Suelen tener forma de brazo articulado. Este programa de investigación posteriormente evolucionó añadiéndole una cámara de televisión para comenzar la investigación sobre la percepción de la máquina. en 1959. Aunque los robots programados ofrecían una herramienta de fabricación nueva y potente. 2 Cadena cinemática abierta. Básicamente. 6 . mecanismos automáticos neumáticos. Las articulaciones permiten el movimiento relativo entre los sucesivos eslabones. brazos articulados. sistemas de cómputos. De forma más precisa. lo cual incluye el control de motores. MORFOLOGÍA DEL ROBOT. Los robots manipuladores son esencialmente. Las más utilizadas en robótica son las que se indican en la figura 3. la robótica se ocupa de todo lo concerniente a los robots.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Una vez comprendido el concepto de robot podemos avanzar hacia la definición de la ciencia que estudia este tipo de dispositivos. Tipos de articulaciones. etc. y otras actividades. aparatos. Podríamos aproximarnos a una definición de Robótica como: El diseño. Las características básicas de la estructura de los robots están formadas por los tipos de articulaciones y configuraciones clásicas de brazos de robots industriales. la cual se denomina "Robótica" y ha evolucionado rápidamente en estos últimos años. fabricación y utilización de máquinas automáticas programables con el fin de realizar tareas repetitivas como el ensamble de automóviles. Fig. sensores. Existen diferentes tipos de articulaciones. etc. un manipulador industrial convencional es una cadena cinemática abierta formada por un conjunto de eslabones o elementos de la cadena interrelacionados mediante articulaciones o pares cinemáticas como lo esquematiza la figura 2. con diferencia. 3 Tipos de articulaciones robóticas. La articulación de rotación suministra un grado de libertad consistente en una rotación alrededor del eje de la articulación.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Fig. la más empleada. Está articulación es. 7 . existiendo por lo tanto. dos grados de libertad.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano En la articulación prismática el grado de libertad consiste en una traslación a lo largo del eje de la articulación. La articulación planar está caracterizada por el movimiento de desplazamiento en un plano. Por último. Estructuras básicas. La estructura típica de un manipulador consiste en un brazo compuesto por elementos con articulaciones entre ellos. la articulación esférica combina tres giros en tres direcciones perpendiculares en el espacio. Los grados de libertad son el número de parámetros independientes que fijan la situación del órgano terminal. Se consideran. El número de grados de libertad suele coincidir con el número de eslabones de la cadena cinemática. las estructuras más utilizadas como brazo de un robot manipulador. En la figura 4 se muestran cuatro configuraciones básicas. Estas estructuras tienen diferentes propiedades en cuanto a espacio de trabajo y accesibilidad a posiciones determinadas. 8 . En la articulación cilíndrica existen dos grados de libertad: una rotación y una traslación. en primer lugar. En el último enlace se coloca un órgano terminal o efector final tal como una pinza o un dispositivo especial para realizar operaciones. Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Fig. 4 Estructuras básicas de manipuladores. 9 . Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano El espacio de trabajo es el conjunto de puntos en los que puede situarse el efector final del manipulador. tales como pórticos. todos los puntos del espacio de trabajo no tienen la misma accesibilidad. Corresponde al volumen encerrado por las superficies que determinan los puntos a los que accede el manipulador con su estructura totalmente extendida y totalmente plegada. empleadas para el transporte de cargas voluminosas. Los puntos de accesibilidad mínima son los que las superficies que delimitan el espacio de trabajo ya que a ellos solo puede llegarse con una única orientación. La configuración tiene tres articulaciones prismáticas (3D o estructura PPP). Esta configuración es bastante usual en estructuras industriales. La especificación de posición de un punto se efectúa mediante las coordenadas cartesianas . Por otra parte. Configuración cartesiana. 1G). Configuración polar o esférica. Configuración cilíndrica. es el de un toro de sección cuadrada de radio interior L y radio exterior 2L. La posición se especifica de forma natural en coordenadas cilíndricas. Se demuestra que el volumen resultante 3 es: 3TL . En este caso las variables articulares expresan la posición del extremo del tercer enlace en coordenadas polares. 10 . La primera articulación es normalmente de rotación (estructura RPP). El volumen de trabajo de esta estructura dispuestas RPP (o de la PRP). Está configuración se caracteriza por dos articulaciones de rotación y una prismática (2G. con el robot situado en el centro de la célula sirviendo a diversas máquinas radialmente a su alrededor. Esta configuración puedes ser de interés en una célula flexible. z . Esta configuración no resulta adecuada para acceder a puntos situados en espacios relativamente cerrados y su volumen de trabajo es pequeño cuando se compara con el que puede obtenerse con otras configuraciones. Los valores que deben tomar las variables articulares corresponden directamente a las coordenadas que toma el extremo del brazo. y.x. suponiendo un radio de giro de 360 grados y un rango de desplazamiento de L. Esta configuración tiene dos articulaciones prismáticas y una de rotación (2D. 1D o estructura RRP). el volumen de trabajo de esta estructura.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano En un manipulador con tres enlaces de longitud L. es el que existe entre una esfera de radio 2L y otra concéntrica de radio L. suponiendo un radio de giro de 360 grados y un rango de desplazamiento de L. Por consiguiente el volumen es . Esta configuración es una estructura con tres articulaciones de rotación (3G o RRR). En esta estructura es posible conseguir un gran volumen de trabajo. La posición del extremo final se especifica de forma natural en coordenadas angulares. el volumen de trabajo sería el de una esfera de radio 2L. Configuración angular. Si la longitud de sus tres enlaces es de L.28 / 3 TL3 . es decir . Es muy empleada en robots manipuladores industriales. especialmente en tareas de manipulación que tengan una cierta complejidad. suponiendo un radio de giro T 3 de 360 grados. La estructura tiene un mejor acceso a espacios cerrados y es fácil desde el punto de vista constructivo. La configuración angular es la más utilizada en educación y actividades de investigación y desarrollo. 32 / 3 L . se toma en consideración la siguiente teoría que tiene por objeto crear las bases de un modelo matemático del sistema. Para llevar a cabo los cálculos y de esta forma asegurar su correcto funcionamiento del robot en cuanto a la cinemática y dinámica se refiere. Configuración SCARA. La cinemática es la ciencia del movimiento que trata a éste sin importarle las fuerzas que lo causan. MODELO CINEMÁTICO DIRECTO DE LOS MANIPULADORES. El volumen de trabajo de este robot. 11 . la velocidad. y una de desplazamiento en sentido perpendicular al plano. Esta configuración está especialmente diseñada para realizar tareas de montaje en un plano. suponiendo segmentos de longitud L. Está constituida por dos articulaciones de rotación con respecto a dos ejes paralelos. Dentro de la cinemática se estudia la posición. un radio de giro de 360 grados y un rango de 3 desplazamiento de L es de 4TL . El estudio de la cinemática de los manipuladores se refiere a todas las propiedades geométricas y basadas en el tiempo del movimiento. aceleración y todas las derivadas de las variables de posición de mayor orden con respecto al tiempo o cualquier otra variable. También surge la existencia de una o de diversas soluciones. 12 .Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Los robots consisten en un conjunto de eslabones conectados mediante articulaciones que permiten el movimiento relativo entre los eslabones vecinos. Dados una serie de ángulos entre las articulaciones. El modelo cinemático directo es el problema geométrico que calcular la posición y orientación del efector final del robot. Al final de la cadena de eslabones del robot se encuentra el órgano terminal. un electroimán o un gripper como en este caso. Dependiendo de la aplicación del robot. sus soluciones no son siempre fáciles o incluso posibles en una forma cerrada. un soldador. el problema cinemático inverso consiste en calcular todos los posibles conjuntos de ángulos entre las articulaciones que podrían usarse para obtener la posición y orientación deseada. La existencia o no de la solución lo define el espacio de trabajo de un robot dado. En el caso de los robots industriales el número de grados de libertad suele equivaler al número de articulaciones siempre y cuando cada articulación tenga un solo grado de libertad. Generalmente se describe la posición del robot dando una descripción del marco de la herramienta. El problema cinemático inverso es más complicado que la cinemática directa ya que las ecuaciones no son lineales. la cual esta unida al órgano terminal. el problema cinemática directo calcula la posición y orientación del marco de referencia del efector final con respecto al marco de la base. La ausencia de una solución significa que el robot no puede alcanzar la posición y orientación deseada porque se encuentra fuera del espacio de trabajo del robot o fuera de los rangos permisibles de cada una de sus articulaciones. Dada la posición y orientación del efector final del robot. el órgano terminal puede ser una pinza. el cual está a su vez unido a la base fija del robot. MODELO CINEMÁTICO INVERSO DEL ROBOT. relativo al marco de la base. El número de grados de libertad que un robot posee es el número de variables de posición independientes que deberían ser especificadas para localizar todas las partes del mecanismo. en este caso. los cuales corresponden a los movimientos localizados en los ejes X. tiene tres grados de libertad. Posee tres movimientos lineales. y. es decir. Z. y y Utilizar la programación del picaxe Calcular y emplear la cinemática tanto directa como inversa para resolver problemas de cálculo de trayectorias en entornos de trabajo de manipulación. como es la robótica. Los movimientos que realiza este robot entre un punto y otro son con base en interpolaciones lineales.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano ROBOT CARTESIANO El robot cartesiano que se realizo se hizo con la finalidad de broquelar piezas de baquelita. OBJETIVOS: Los objetivos del trabajo son: y Proporcionar al alumno la familiaridad imprescindible con hojas de características de robots y manipuladores. así como la exploración de posibilidades de un entorno de trabajo como el Matlab en áreas específicas. 13 . y Adquirir un manejo fluido. significa el tipo de trayectoria que realiza el manipulador cuando se desplaza entre un punto y otro. este prototipo de robot cartesiano el cual se desplaza en un los planos x. Y. z tiene el actuador final en la posición z el cual efectúa el broquelado. El prototipo fue realizado con 3 GDL los cuales se encuentran determinados matemáticamente por las ecuaciones de Gruebler y kutzbach. A la trayectoria realizada en línea recta se le conoce como interpolación lineal y a la trayectoria hecha de acuerdo con el tipo de movimientos que tienen sus articulaciones se le llama interpolación por articulación. Interpolación. Ecuación de Gruebler GDL = 3L ± 2J ± 3G Donde: GDL: número de grados de libertad L: número de eslabones J: número de juntas G: número de eslabones fijados GDL = 3(4)± 2(3) ± 3(1)= 3 GDL Ecuación de Kutzbach GDL = 3(L ± 1) ± 2J1 ± J2 14 . DETERMINACION DEL GRADO DE LIBERTAD Mecanismo cerrado: No tendrá nodos con apertura y puede tener uno o más grados de libertad. un objeto libre en el espacio tiene seis grados de libertad diferentes: sé puede trasladar en tres direcciones mutuamente perpendiculares. o de los objetos. Mecanismo abierto con más de un eslabón: Tendrá siempre más de un grado de libertad y con esto necesitará tantos actuadores (motores) como GDL tenga. un grado de libertad es uno de los varios componentes ortogonales que se pueden usar para caracterizar completamente el movimiento. En la descripción del movimiento de las estructuras. Cualquier movimiento del objeto. no importa que tan complejo sea. Por ejemplo. Díada: Cadena cinemática abierta de dos eslabones binarios y una junta.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano GRADOS DE LIBERTAD Más concretamente. los grados de libertad son el número mínimo de velocidades generalizadas independientes necesarias para definir el estado cinemático de un mecanismo o sistema mecánico. sé puede resolver en esos 6 movimientos básicos. El número de grados de libertad coincide con el número de ecuaciones necesarias para describir el movimiento. que como regla general aumenta a medida que disminuye el tamaño del motor. reduciendo los costos en el mantenimiento. Al emplear REDUCTORES O MOTORREDUCTORES se obtiene una serie de beneficios sobre estas otras formas de reducción. Algunos de estos beneficios son: y y y y y Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia transmitida.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Donde: L: número de eslabones J1: número de juntas completas J2: número de semijuntas GDL = 3(4 ± 1) ± 2(3) ± (0)= 3 GDL USO DE MOTORREDUCTORES Los Motorreductores que son nuestros efectores de movimiento han sido escogidos para poder mover una estructura de aproximadamente unos 6kg de peso. Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje. por motivos de diseño. Las transmisiones de fuerza por correa. Los reductores. Mayor seguridad en la transmisión. 15 . También existe una limitación con respecto al par de salida nominal permisible (T2) que depende de par de entrada (T1) y de la relación de transmisión a través de la relación: T2 = T1 1/ 2 Donde el rendimiento ( ) puede llegar a ser cerca del 100 % y la relación de reducción de velocidades ( 1= velocidad de entrada. Una mayor eficiencia en la transmisión de la potencia suministrada por el motor. 2= velocidad de salida) varía entre 50 y 300. tienen una velocidad máxima de entrada admisible. cadena o trenes de engranajes que aún se usan para la reducción de velocidad presentan ciertos inconvenientes. que necesitan reducir su velocidad en una forma segura y eficiente. los Motorreductores son apropiados para el accionamiento de toda clase de máquinas y aparatos de uso industrial. Menor tiempo requerido para su instalación. 200 kN. es importante que los reductores para robótica posean una alta rigidez torsional. manejo de herramientas y soldadura de arco. operaciones de manufactura. Engel ofrece una alta velocidad robot universal para máquinas de inyección con fuerzas de sujeción que van a partir de 250 kN a 2. definida como el par que hay que aplicar sobre el eje de salida para que. aplicación de sellador. Robot cartesiano para máquina de inyección ARBURG 16 . Éste se define como el ángulo que gira el eje de salida cuando cambia su sentido de giro sin que llegue a girar el eje de entrada. Por último. También se busca que el juego angular o backlash sea lo menor posible. aquél gire un ángulo unitario. La automatización básica: ER-robots eliminación USP bebedero La eliminación del bebedero y la separación son fundamentales para el proceso de automatización. Es un robot el cual tiene tres articulaciones prismáticas y sus ejes coinciden con el plano cartesiano. manteniendo bloqueado el de entrada. APLICACIONES EN LA INDUSTRIA Utilizados para trabajos de colocación de piezas.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Puesto que los robots trabajan en ciclos cortos que implican continuos arranques y paradas. Bajo la denominación del producto USP (Universal Selector de velocidad). es de gran importancia que el reductor sea capaz de soportar pares elevados puntales. Un alto nivel de conveniencia se garantiza aquí ambos En virtud del principio de funcionamiento con la programación esquemática de la secuencia y de la opción de ahorrar el expediente de datos integrado MULTILIFTs respectivo junto con el del molde. dando por resultado movimientos más cortos y más rápidos. El modelo de entrada MULTILIFT V SELECTO es un sistema robótico barato. Tres hachas servo-eléctricas Pueden También para realizar el complejo fijaron-abajo tareas Rápidamente y exacto. La máquina se programa y se CONTROLA vía El Sistema Central de Control de SELOGICA. El MULTILIFT V se arregla sobre la máquina y quita las piezas moldeadas verticalmente del molde. Retiro Fijo-tareas abajo. Su campo del uso miente principalmente en el área de la inserción alto-Compleja.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano ARBURG OFRECE A sus clientes las máquinas y los sistemas robóticos de una sola fuente. Otra Ventaja Importante es la Reducción en el número de hachas. saliendo del espacio sobre la unidad de fijación con abrazadera Libremente. por el que las duraciones de ciclo cortas PUEDAN ser alcanzadas. Los apretones de MULTILIFT H en el molde horizontalmente de la parte posterior de la máquina. servo-eléctrico con las características predefinidas. Está apenas como fácil llenar los envases Qué tienen una alta densidad de empaquetado pues es apilar piezas moldeadas o insertar capas intermedias. que cubre muchas tareas de sistema robóticas estándar. 17 . que está diseñado para cumplir funciones de localización de puntos para barrenado de objetos. acanalado. dibujo de planos con ayuda de interfaz con la computadora. Posteriormente. actuadores. Mecánicamente. elementos de transmisión. CARACTERISTICAS DEL DISEÑO El prototipo de un robot cartesiano de aplicación industrial. Z respectivamente. pulido. Remachado. Presenta una vista general del prototipo está compuesto por los siguientes módulos o subsistemas: estructura mecánica. Rectificado. Otras Operaciones de proceso Además de la soldadura por punto. unidad de control de movimiento y efector. cepillado y operaciones similares. cuya cadena cinemática posee 3 grados de libertad lineales asociados a los ejes X. Taladro y corte por láser. Y. y otras aplicaciones de mecanizado. 18 . Operaciones que están en ésta categoría incluyen: Taladro. la soldadura por arco.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano El robot cartesiano como en los 2 ejemplos anteriores de utilización en la industria también es utilizado para la industria de manufactura como el barrenado y desatornillado de piezas las cuales utilicen precisión en posición. durante el escalamiento productivo del proyecto será adaptado para abarcar otras aplicaciones industriales tales como movimiento y traslado de piezas en un almacén. pueden ser utilizados para el acomodamiento de almacenamiento del producto. Corte por chorro de agua. desbarbado. y el acomodo de piezas existe una serie de otras aplicaciones de robots que utilizan alguna forma de herramienta especializada como efector final. el robot está formado por una estructura modular tipo gantry. PLANOS DE AUTOCAD 19 . DISEÑO MECANICO. disponibilidad y seguridad. adaptando la fuerza y la velocidad a los valores requeridos por el movimiento. por una parte. transmitir el movimiento desde los actuadores a las articulaciones.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Los elementos de transmisión permiten. guías de sección prismática y elementos rodantes. Tanto los actuadores como los elementos de transmisión han sido seleccionados de modo tal que el prototipo sea suficientemente robusto para desempeñarse en un ambiente industrial. guiar el movimiento de los eslabones móviles. Los elementos de transmisión son: reductores sinfín corona. cremalleras y piñones de dientes rectos. con elevada confiabilidad. y por otra. Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano 20 . 5V (He estado corriendo uno alrededor de 7.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano DISEÑO ELECTRONICO En el diseño del sistema de control del prototipo se seleccionó equipos de última generación. El chip tiene el espacio Suficiente para que el programa de aproximadamente 600 comandos básicos. que integran funciones de control de posición. tiene otra de 256 bytes de memoria "datos" para el almacenamiento temporal. control de velocidad. pero puede funcionar en cualquier parte de 2V a 5. Sin embargo.. El chip se programa usando una versión mínima de BASIC o un sistema de diagramas de flujo único. No tiene incorporado un regulador de tensión -. Entre las alternativas disponibles en el mercado se escogió el microcontrolador PICAXE el cual es de serie 18X. 21 . La calidad de la documentación es buena.. PICAXE 18X El PICAXE 18X es un microcontrolador PIC16F88 cargado con un sello Programable básicos de estilo de interpretación de código. Esta alternativa permite el control de los Motorreductores con interacción con los drivers L293D que internamente son la base de un puente H el cual nos permite invertir el giro de un motor lo cual es controlado con la señal del PICAXE hacia los mismos drivers es un sistema de control pequeño pero de igual forma es de fácil programación y utilidad para la función requerida para el prototipo.).18X. La funcionalidad del chip y el entorno de desarrollo son muy similares a un Basic Stamp 2's. accionamiento y protecciones dentro de un mismo equipo. Sólo tiene 16 bytes de espacio variable. Hay muchas otras variaciones de la PICAXE . pero el junto con el 28X (28-pin) son los más poderosos.2 voltios durante unos 2 meses consecutivos hasta ahora no hay problema . microrreles.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano L293D Este componente consta de 4 drivers con señal de habilitacion por parejas. mientras que Vdd es la tension para las cargas y puede valer desde 5v a 36v. DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL 22 .. Las señales GND y Vcc son las alimentaciones siendo su tension nominal de 0 y 5V respectivamente. La corriente maxima de salida es de 600mA. Otra importante caracteristica de este chip es que a sus salidas tiene un par de diodos en pushpull que llevan a masa cualquier sobretension espurea dañina que pudiesen enviar las cargas. motores pequeños. mas que suficiente para activar leds.. es ideal para la amplificacion de señales procedentes de microcontroladores con poca potencia de salida. Robot cartesiano barrenador Fig. 2 Eje z y efector final taladro 23 . FOTOS DE ROBOT CARTESIANO Fig. 1.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Este diagrama es el circuito que se armo para poder controlar los motores de los ejes del robot cartesiano es una etapa de control con el PICAX 18X y una etapa de potencia con el circuito integrado L293D juntos pueden hacer mover la estructura y asi hacer q funcione de forma que este haya sido programado. el dato tampoco se pierde cuando se quita la energía.y. La memoria de datos es un espacio adicional de almacén dentro del microcontrolador. En cada descarga se resetean todo los bytes de datos a 0.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano Fig. 24 .z mas el circuito de control PROGRAMACION Memoria de Programa. ya que en cada descarga automáticamente se sobre escribe la totalidad del último programa. La memoria de programa es donde el programa es almacenado después de una nueva descarga. Generalmente no se requiere borrar un programa. al menos que un comando EEPROM haya sido usado para ³precargar´el dato en memoria de datos. 3 Ejes x.000 veces. En un chip PICAXE estándar se pude descargar alrededor de 40 líneas de código en Basic. En partes revisión A o M se pueden descargar alrededor de 80 líneas y en partes X alrededor de 600 líneas. Esta es una memoria FLASH re-escribible que puede ser reprogramada hasta ( típicamente) 100. Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano En el PICAXE-08/08M/18 la memoria de datos es ³compartida´ con la memoria de programa . En consecuencia. En todos los demás chips PICAXE la memoria de datos y de programa están completamente separados. INTERFACE COMPUTADORA PICAXE 25 . programas más largos producirá una memoria de datos más pequeña. Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano EJEMPLOS DE PROGRAMACION EJEMPLO 1: PRENDER Y APAGAR 1 LED EN UN SEGUNDO SI EL PIN0=1 Usaremos el puerto de salida 0 del PICAXE-18X y el pin 0 de entrada ( ver imagen ) main: if pin0=1 then led µsi el pin0=1 ve a etiqueta led goto main µregresa a etiqueta main led: high 0 µenciende led pause 500 µespera 500 mili segundos low 0 µapaga led pause 500 µespera 500 mili segundos goto main µregresa a etiqueta main 26 . el cual ira conectado a los motores por lo cual se debe tener un buen torque en los mismos para poder hacer Así mismo decidimos el uso del PICAXE por su fácil manejo y costo bajo además de que al investigar sobre el vimos que podría realizar la función que queremos que tenga nuestro prototipo de robot cartesiano con este PICAXE tendremos un poco de limitaciones por que solo podremos controlar 4 motores. Tambien se tendrá que aplicar una etapa de potencia la cual todavía se encuentra en diseño por lo cual para la inversión de giro lo haríamos con puente H pero al tener al alcanze chips que internamente tienen puentes H decidimos utilizar el L293D que es muy fácil de manejar.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano CONCLUSION El diseño deL robot es simple por lo cual decidimos ponerle acrílico en las bases y pernos largos en donde se deslizarán las otras placas de acrílico gracias a un tornillo sin fin que avance la estructura. En el proyecto solo nos hacen falta cálculos de trayectoria del robot en los cuales trabajaremos para poder hacer su análisis dinámico para tener una expectativa de cómo el ROBOT CARTECIANO se trasladara de un lado hacia otro. 27 . La aplicación que le daremos será un robot de traslado de material de almacenes que se encuentren en lugares altos y por consecuente la persona no se pueda distraer en traer el material a la parte de manufactura. y Sánchez y Beltrán. Sistemas Expertos.Mexico. Una metodología de programación. Edit. 1990. J. Macrobit. 28 . 2002.picaxe..uk y Principios de electronicos Albert Paul Malvino Mc graw hill y Robótica industrias Introducciones al curso y Eduardo Lebano Pérez "Determinación del estado de flexibilidad de integración del FMS del CIM-2000 del Instituto Tecnológico de Puebla.co.Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec TESE Seminario de Mecatronica Robot cartesiano BIBLIOGRAFIA y PICAXE Manual www. P.
Report "Robot cartesiano con 3 grados de libertad"