Instrumentación de un Manipulador de 5 Grados de Libertad de tipo SCORBOT-ER V Plus

Abstract

El presente trabajo da a conocer el resultado del diseño de una posible solución para la actualización de la tecnología electrónica embarcada en un SCORBOT-ER V plus, orientado a facilitar su interacción con dispositivos y tecnologías de generaciones recientes. Como primera fase, se realizo la actualización de los parámetros cinemáticos, a partir de la medición de los elementos de construcción física y con la construcción de un modelo 3D computacional, lo que permitió así tener un modelo acorde con la realidad del manipulador perteneciente a la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales. En la segunda fase, se realizó el desarrollo de un sistema de adquisición de datos, a fin de registrar valores como corriente y tensión de entrada a los motores DC y que componen la unidad locomotora del robot. Con dichas medidas fue posible la aproximación de un modelo de caja gris no lineal de la dinámica de estos. En la tercer parte del proyecto se hizo la actualización del hardware electrónico, incorporando nuevos sensores, electrónica contemporánea y protocolos de comunicación, lo que permitió abrir la puerta para la incorporación del manipulador de 5 grados de libertad SCORBOT-ER V plus en un ambiente IoT. Como parte final del trabajo se realizo una interfaz gráfica, que permite a los estudiantes de robótica de la universidad, realizar simulaciones de tipo cinemático y dinámico, permitiendo así comprender y afianzar el conocimiento sobre el comportamiento de un manipulador.

In this work, an approximation to the technological upgrade of the electronics embedded in a SCORBOT-ER V plus is presented. The designs are aimed towards providing a seamless way for the robot to interact with electronical devices from recent years. First of all, the kinematics of the robot were studied by feeding physical measurements made directly on the machine into a computational 3D model of it. In this way, the model resembles closely the robot property of the Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. Then, a custom-tailored electronic instrument for measuring current and voltage was designed and constructed; the device enabled me to measure the input energy of the DC motors of the SCORBOT, in order to use that information to build a grey-box model of the dynamics of the motors. The third phase of the project encompasses the design of the embedded electronics used for instrumentation in the robot. The design process was carried out making it sure the devices comply with recent design standards and with technological compatibility for communicating with IoT environments. Lastly, a graphical user interface to perform kinematic and dynamic simulations of the SCORBOT was developed.