Diseño del cuarto prototipo del brazo robótico SVC422B con control adaptativo con enfoque a procesos de soldadura industrial

Abstract

La construcción de un brazo robótico implica una serie de procesos de diseño es así que el desarrollo de los prototipos justifica la solidez en su implementación y funcionamiento, tal es el caso de los prototipos netamente experimentales. El diseño de un brazo robótico integra una serie de elementos como son: Los eslabones mecánicos, actuadores con reductores, sensores de alta precisión, electrónica de potencia, el computador que lo gobierna, etc. lo convierten en un sistema altamente no lineal en lo que se refiere a su modelo matemático. Por este motivo muchas veces bajo ciertas consideraciones aceptables, no se modelan todos los elementos que Jo conforman y a pesar de esto no se pierden los criterios de ingeniería, necesarios para su construcción. Una vez culminado el diseño mecatrónico del prototipo, la siguiente fase es evaluar el desempeño del modelo, sometiéndolo a pruebas experimentales de funcionamiento que, para el caso del brazo robótico, su efector final debe realizar una trayectoria deseada y compararla con la trayectoria obtenida de tal manera que el grado de error tienda a cero. Igualmente, este es el caso del brazo robótico SVC422B que es un prototipo experimental de cuatro grados de libertad, cuyo enfoque está dirigido al diseño del algoritmo de control considerando los efectos que producen perturbaciones aleatorias durante el proceso de soldadura y el tiempo que dura este. Finalmente, en la presente tesis se desarrolló la ley de control de par computado con PID-Adaptativo por planificación de ganancias, con la finalidad de resolver el problema de control de movimiento del efector final del SVC422B. La presente tesis está constituida por los siguientes capítulos: Capítulo 1. Introducción. En el primer capítulo está conformado por el planteamiento del problema, objetivos, los antecedentes, alcances y limitaciones. Capítulo 2. Teoría de Modelos y Prototipos. Se presentan los conceptos y tipos de prototipos, así como el modelado matemático de los mismos. Capítulo 3. Cinemática del SVC422B. Se realiza el cálculo de las ecuaciones Cinemáticas del SVC422B aplicando el algoritmo Denavit-Hartemberg. Capítulo 4. Dinámica del SVC422B. Se realiza el cálculo de las ecuaciones dinámicas del SVC422B utilizando el algoritmo computacional de Newton-Euler. Capítulo 5. Enfoque al proceso de soldadura del SVC422B. Se muestran las consideraciones necesarias para el diseño del algoritmo de control teniendo en cuenta las perturbaciones y el tiempo que duran los procesos de soldadura industrial. Capítulo 6. Conclusiones y resultados. Se presentan las conclusiones a las que se llegaron realizando diversas simulaciones en el recorrido del efector final para una trayectoria determinada.