Desarrollo de una interfaz gráfica para un robot manipulador tipo antropomórfico de tres grados de libertad

Abstract

En la actualidad la interacción del ser humano con los sistemas mecatrónicos comienza desde su hogar con electrodomésticos, como lavadoras u hornos de microondas, hasta robots manipuladores que reemplazan al ser humano en tareas repetitivas y/o tareas que pongan en riesgo la integridad del mismo. Al ser los robots manipuladores de uso común en industrias automotrices, alimenticias y medicina entre otras, la demanda de personal capacitado va en incremento por lo que es necesario enfocar recursos de infraestructura en las instituciones de educación media y superior. La mayor parte de las ocasiones las instituciones de educación media y superior carecen de esta infraestructura para laboratorios por lo que la educación es incompleta ya que las bases teóricas se mantienen en eso, en teoría y no son puestas en práctica, para ello es necesario el desarrollo de prototipos físicos y virtuales en los que el alumno pueda aterrizar los conceptos teóricos vistos en clase. Este trabajo de tesis es seguimiento del proyecto Nezdor que forma parte de la línea de investigación "Robótica didáctica" desarrollada en la sala de proyectos del Club de mecatrónica de la Facultad de estudios Superiores Aragón (FES Aragón). En términos generales el proyecto Nezdor consistía en un robot manipulador tipo antropomórfico de tres grados de libertad, desarrollado en el año 2013, como trabajo de tesis de licenciatura de Néstor Vázquez Villarreal integrante de aquel entonces del Club de Mecatrónica, el cual tenía por objetivo principal el diseño mecánico de un robot manipulador con una interfaz desarrollada en LabVIEW, para su posterior uso en la asignatura de robótica impartida en dicha facultad. En el primer capítulo de este trabajo de tesis muestra a los robots manipuladores didácticos comunes que se encuentran en el mercado, además de enfatizar nuevamente en la necesidad del desarrollo de prototipos que sirvan de herramienta para la enseñanza de la robótica de manipuladores. En el segundo capítulo se muestra el primer acercamiento que se tuvo con el prototipo físico del Robot Manipulador Nezdor encontrando desbalanceado dinámicamente al mismo, se muestra también una investigación acerca del balanceo de Robots Manipuladores y se propone la solución al problema del desbalanceo dinámico de Nezdor. En el tercer capítulo se muestran las correcciones mecánicas hechas a la estructura del prototipo físico, los cálculos de la cinemática directa, inversa y trayectorias para Nezdor, además de los cálculos realizados para la solución al problema del desbalanceo. Se muestra también el desarrollo de la interfaz en el software LabVIEW además del control implementado. En el cuarto capítulo se muestra el desarrollo de la fabricación del nuevo prototipo. En el quinto capítulo se muestran las pruebas hechas a Nezdor, las cuales se desarrollaron en el aula con alumnos del grupo de robótica 2803 del semestre 2016-2 impartida en la FES Aragón. Para finalizar este trabajo se muestran las conclusiones y el trabajo a futuro a realizar