Este documento presenta un proyecto de estudiantes para desarrollar un manipulador robótico de dos grados de libertad controlado por un sistema Arduino-LabView. El objetivo es construir el manipulador usando materiales ligeros y aplicar cinemática directa e inversa para que siga una línea recta. El documento describe los componentes del manipulador, el marco teórico sobre robótica, cinemática y sistemas embebidos, y los pasos de desarrollo incluyendo construcción, ensamble, y control del manipulador

1. Tópicos de robótica II
Otoño 2012
UNIVERSIDAD POLITECNICA DE GUANAJUATO
TOPICOS DE ROBOTICA II
REPORTE DE PROYECTO
INTEGRANTES:
MIGUEL EDUARDO MONTERO
JAVIER VILLAGOMEZ
UBALDO PÉREZ
Profesor:
M.C. FRANCISCO GUSTAVO MOTA MUÑOZ,
Cortázar, Guanajuato a 20 de agosto de 2012.

2. INDICE.
1) Introducción ............................................................................................... 3
2) Objetivo General........................................................................................ 3
3) Objetivos ................................................................................................... 3
4) Justificación ............................................................................................. 3
6) Material ..................................................................................................... 4
5) Marco teórico ............................................................................................. 4
5.1) Robot ............................................................................................ 4
5.1) Cinemática directa ........................................................................ 5
5.1) Cinemática inversa ....................................................................... 6
5.1) Sistemas empotrados Arduino-LabView ....................................... 6
6) Desarrollo .................................................................................................. 6
7) Conclusión ............................................................................................... 10
8) Bibliografía............................................................................................... 10
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3. Introducción
El control de los robots es una actividad muy atractiva para la comunidad
estudiantil de la Ingeniería Robótica de la Universidad Politécnica de Guanajuato
así que se construirá un manipular de dos grados de libertad que permita entender
de manera más gráfica y física de los robots que se encuentran en la industria que
permiten el desarrollo de la económica en el sector automotriz, el manipulador
será construido con materiales ligeros y resistentes para que pueda moverse con
firmeza teniendo un pelo ligero, el control será con un sistema empotrado Arduino
mediante un enlace con el programa Labview, para así ofrecer un mejor
entendimiento de los robots controlados en el sector automotriz.
Objetivo General.
Desarrollar un manipulador de dos grados de libertad y controlarlo para que pueda
seguir una línea recta mediante la aplicación de la cinemática directa e inversa.
Objetivos:
 Obtener materiales ligeros y resistentes.
 Construir un manipular de dos grados de libertad.
 Acoplar el sistema Arduino al manipulador.
 Desarrollar una comunicación Arduino-LabView.
 Controlar los servomotores mediante el enlace Arduino-LabView.
 Trazar una línea recta con el manipular de dos grados de libertad.
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Justificación
Existe una necesidad latente en la comunidad estudiantil de la carrera Ingeniería
Robótica de la Universidad de Politécnica de Guanajuato, para entender ,
manipular ,construir y controlar un robot de dos grados de libertad para
comprender el funcionamiento y programación interna que tienen los
manipuladores robóticos en la industria que controlan muchos procesos
industriales del sector automotriz o en general.
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4. Material.
 2 servomotores (movimiento)
 1 policarbonato 60cm por 60 cm (base)
 1 sistema empotrado Arduino (control)
 1 Laptop o pc (control)
 Software Labview (control)
 Plumón
Marco teórico.
Robot.
Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo
general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos,
ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia creada en sus
movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio razonable y
profundo en el área de la ciencia y tecnología.
Cinemática directa.
Se denomina cinemática directa a una técnica usada en gráficos 3D por
computadora, para calcular la posición de partes de una estructura articulada a
partir de sus componentes fijas y las transformaciones inducidas por
las articulaciones de la estructura.
Un ejemplo típico de estructura jerárquica sobre el que realizar éstos cálculos es
un robot, formado por cuerpos rígidos enlazados por articulaciones. Se puede
establecer un sistema de referencia fijo situado en la base del robot, y describir la
localización de cada uno de los eslabones con respecto a dicho sistema de
referencia. Una pieza rígida A depende jerárquicamente de otra B si, para alcanzar
la parte fija de la estructura (base del robot) desde A, se debe pasar por B. Para
calcular la posición de una pieza rígida de la estructura se deben calcular las
posiciones de todas las piezas de las que depende. Bibliotecas gráficas de uso
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5. generalizado, como OpenGL, están diseñadas para facilitar estos cálculos y
llevarlos a cabo eficientemente mediante pilas de matrices.
La denominación de esta técnica se adopta en contraposición a otra técnica
relacionada, la cinemática inversa, que consiste en calcular las transformaciones
necesarias en las articulaciones de una estructura, de modo que su extremo se
coloque en una posición determinada.
Cinemática inversa.
En Robótica, la Cinemática inversa (IK) es la técnica que permite determinar el
movimiento de una cadena de articulaciones para lograr que un actuador final se
ubique en una posición concreta. El cálculo de la cinemática inversa es un
problema complejo que consiste en la resolución de una serie de ecuaciones cuya
solución normalmente no es única.
Sistemas empotrados Arduino-LabView
En Robótica el uso de sistemas empotrados es muy común ya que ha facilitado el
control de ciertos elementos que por electrónica analógica no podría hacer de una
forma rápida, eficiente y en una respuesta automática así que para este proyecto
se empotro el sistema Arduino que es de código abierto junto con el software
Labview que es de código cerrado el software Labview realizara el cálculo de la
cinemática inversa y se la pasara al Arduino en señal digital por puerto USB
mediante Visa que es un estándar para transmitir datos y así de esta forma
Arduino tenga sus salidas para que pueda controlar el robot y tener una
retroalimentación de posición del robot mediante la señal tipo potenciómetro del
potenciómetro integrado en los servomotores.
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6. Desarrollo.
Construcción.
Figura 1.1 Policarbonato
Figura 2.1 Servomotores
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7. Figura 3.1 Tarjeta Arduino
Figura 4.1 Fuente de poder.
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8. Figura 5.1 Labview
Figura 5.2 cinemática directa
Figura 5.3 cinemática inversa
Figura 5.4 Zona grafica
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9. Ensamble
Figura 6.1 material ensamblado.
Figura 7.1 Trazado de línea recta
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10. Conclusión.
Los sistemas que determinan la cinemática inversa tienen que ser muy precisos y
su margen de error debe tender a cero por que esta operación no debe de tener
error, y se tiene que interpolar el movimiento mediante generador de trayectorias
para hacer eficiente el uso de un robot.
Bibliografía.
Introducción a la Robótica 3 Ed
Autor Craig John.
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