DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y CONTROL DE UN ROBOT PARALELO DE TRES GRADOS DE LIBERTAD

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CONTROL DE MOVIMIENTO

Figura 12. Sintonización para un servomotor

El primer paso para la validación del sistema construido fue lograr el posicionamiento del eje de cada servomotor según una referencia (señal escalón). Para esto se llevó a cabo un procedimiento de sintonización del control tipo PID para cada eje. La referencia es una señal escalón de 1500 cuentas (135°) para la posición angular del eje de salida del servomotor, antes del reductor. Tomando en cuenta la reducción de 100:1, este desplazamiento corresponde a 1.35° en el giro del eslabón superior. Las curvas de la figura 12 muestran el resultado de la sintonización del PID para uno de los tres servomotores. Se puede observar que el tiempo de respuesta es inferior a 100 ms.
Con el fin de verificar el funcionamiento del robot y del controlador se definió una trayectoria circular en el espacio de trabajo de 50 mm de radio compuesta por 32 puntos interpolando con un polinomio de grado 5 para obtener una trayectoria continua.

Figura 13. Trayectorias: a) sin compensar, y b) compensada

Los resultados obtenidos se muestran en la figura 13a. Se puede apreciar un seguimiento deficiente provocado por no considerar el efecto de la fricción estática, (zona muerta para valores bajos de voltaje de control) (Smith, 1995). La figura 13b muestra el resultado de compensar la fricción estática según el algoritmo presentado por Castillo (2001b). El efecto de la dinámica del robot (Grotjahn, 2001) se desprecia debido a la gran relación de reducción que proporcionan los reductores armónicos.
Finalmente, para visualizar más claramente la trayectoria del elemento terminal se instaló un apuntador láser en la plataforma móvil, en posición vertical, con el rayo luminoso apuntando hacia abajo, donde se colocó una hoja blanca con un círculo impreso de 50 mm de radio. Un sistema de adquisición de imágenes puede permitir medir con suficiente precisión la localización del centro de la plataforma móvil y al mismo tiempo la calibración del mecanismo (Renaud, 2006). Las fotografías de la figura 14 muestran algunas imágenes del movimiento, se puede observar que el punto luminoso del apuntador láser sigue efectivamente el círculo trazado en la hoja blanca.

Figura 14. Secuencia del seguimiento de trayectoria circular

CONCLUSIONES
Se presentó el desarrollo completo de un robot paralelo tipo Delta desde el diseño y construcción, la integración de un controlador de arquitectura abierta, y la programación y control de una tarea de seguimiento de trayectoria circular. Los resultados son muy alentadores y se proseguirá el estudio de este tipo de robots en nuestra Universidad. El siguiente paso es implementar tareas de muy alta velocidad (1 metro por segundo) para explotar las ventajas de este tipo de mecanismos. Además se integrará un sistema de visión para la programación de tareas de detección y manipulación de objetos con localización no conocida. Por otro lado, se integrarán algoritmos avanzados de control para reducir los efectos del rozamiento mecánico en los reductores y la holgura en las articulaciones esféricas, con el fin de mejorar la precisión del movimiento.

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