Computer-aided design and simulation of a robotic manipulator for educational purposes

摘要

Este trabajo aborda desde un punto de vista educativo el diseno electro-mecanico de un robot de cinco grados de libertad (5GL). Se utilizo Solidworks para el diseno 3D asistido por computadora (CAD) del mecanismo; y Matlab (Simescape y Simscape Multibody, SMB) para el diseno del sistema electromecanico y para el calculo de la evolucion de las variables de estado. Se propone que este enfoque de trabajo permite a los estudiantes integrar los contenidos minimos relacionados con la asignatura "Control de Robots". Para esto, primero se programo la cinematica directa e inversa de un robot 5GL con herramientas tradicionales de la bibliografia. Se presentan los resultados de simulaciones de las ecuaciones diferenciales obtenidas a partir de la mecanica Lagrangiana y los con resultados generados por el SMB en un sistema mecanico simple de 2GL. Una vez evaluada la parte mecanica, se utilizo SMB para el diseno robot de 5GL educativo accionado por servomotores y un control PID independiente compensado por gravedad para cada articulacion, mostrandose que el robot funciona satisfactoriamente para un amplio envolvente operativo.