Modelado y Control de un Brazo Robótico de 3 Grados de Libertad

Abstract

Este trabajo describe la construcción, modelado y simulación de un brazo robótico de tres grados de libertad con efector final, así como la implementación de técnicas de control robusto adecuadas. Se investigó acerca de las características mecánicas y los modelos matemáticos (cinemático y dinámico) que pueden presentarse en el manipulador robótico. Para observar su comportamiento dinámico, se realizó una simulación en SciLab donde una ley de control robusto, en lazo cerrado, fue implementada para eliminar las incertidumbres del modelo dinámico y para reducir los efectos de perturbaciones externas. En este trabajo se introducen los controladores H-infinito, twisting y super-twisting de tercer orden para que el brazo robótico realice el seguimiento de una trayectoria definida dentro de su área de trabajo aun con la presencia de una fuerza externa y variaciones paramétricas. Con los servomotores Dynamixel AX-12A y AX-18A, se encontró la forma de acoplarlos a la estructura del manipulador y la interfaz adecuada para enlazarlos a una computadora mediante una comunicación serial asíncrona tipo half duplex (8 bits de datos, 1 bit de paro y sin bit de paridad). Como resultado se obtuvo la simulación del comportamiento del brazo robótico con la implementación de una estrategia de control super-twisting de tercer orden, obteniendo así, la estabilidad del sistema, una mejor precisión en cada articulación del manipulador y la generación de un movimiento suave durante una trayectoria parametrizada en el tiempo a partir de cualquier posición requerida dentro de su área de trabajo.