Modelado Dinámico y Simulación del robot industrial Stäubli TX90

Abstract

El objetivo de este proyecto es establecer un modelo dinamico del robot industrial TX90 de la casa Staubli, situado en el laboratorio de robotica de l’Institut d’Organitzacio i Control (IOCC) de l’Escola Tecnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona. Este automata es un brazo robotico de 111 Kg. de peso con seis grados de libertad, todos ellos articulaciones giratorias. Ademas del hardware, se ha utilizado diverso software para desarrollar el modelo dinamico, la simulacion, el analisis de datos y la experimentacion con el robot (apartado 2). En primer lugar se realiza un analisis cinematico que relaciona las variables en el espacio articular con las variables en el espacio cartesiano. Una vez situadas las bases vectoriales, se obtienen las matrices de transformacion que contienen los parametros cinematicos para todos los tramos del robot, necesarios tambien para analizar la dinamica (apartado 3). El modelo dinamico relaciona las variables articulares con los pares aplicados en las articulaciones. Existen principalmente dos metodos para obtener las ecuaciones dinamicas: el metodo de Lagrange, basado en el “balance de energias”, y el metodo de Newton-Euler, basada en el “balance de fuerzas”. Aunque los dos metodos llegan a las mismas ecuaciones, en este proyecto se han desarrollado los dos para tener una vision mas amplia sobre la formulacion de modelos dinamicos (apartado 4). Una vez planteadas las ecuaciones de manera simbolica, es necesario determinar los 60 parametros dinamicos que caracterizan este robot. En primer lugar se obtiene una aproximacion mediante tecnicas CAD con el programa Solid Works, y luego se aplican dos tecnicas de identificacion directa, evaluando las ecuaciones del movimiento con datos obtenidos directamente del robot (apartado 5). La programacion offline de robots industriales consiste en desarrollar programas escritos en un lenguaje informatico estandar para actuar directamente sobre las senales de actuadores y sensores y asi generar cualquier tipo de movimiento. Para este proyecto se ha implementado un programa en C que permite generar unas trayectorias parametrizadas como series de Fourier finitas, necesarios para aplicar dos tecnicas de identificacion.Tras todo el analisis con los datos obtenidos, se han identificado los parametros, se ha establecido finalmente el modelo, y se ha realizado una comparativa entre los diferentes metodos y la realidad (apartado 6).