El robot pintor "Brocox"
¿Brocox? ¿Qué es un robot pintor?
Como lo dice su nombre, Brocox es un robot diseñado por estudiantes de la Ingeniería Mecánica de la ULA con la intención de mejorar y agilizar el proceso de pintura, asegurando resultados precisos y uniformes en todas las superficies. El tradicional método de pintura manual con rodillo o brocha puede ser lento, ineficiente y propenso a errores humanos, lo que resulta en una aplicación desigual de pintura, goteos, salpicaduras, pérdida de tiempo y recursos. En este caso, la principal labor para la cual va a ser diseñado el robot, es para pintar las pizarras que están localizadas en el Núcleo La Hechicera en la ULA, pasos abajo de BIACI, teniendo estas unas medidas características, las cuales serán usadas como los rangos de trabajo para dicho robot. Además de ahorrar tiempo y mejorar la eficiencia, el robot garantiza resultados de alta calidad y mejora la seguridad al minimizar el riesgo de accidentes laborales. En resumen, el problema que resuelve el robot de pintura es la falta de velocidad, precisión y uniformidad en el proceso de pintura, así como la necesidad de mejorar la seguridad y maximizar la productividad en proyectos de pintura de paredes, esto siempre teniendo en mente la recuperación de dichas pizarras para el uso de los estudiantes del núcleo.
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Metodología de creación
Brocox fue creado desde la idea hasta un robot conceptual a través de iteraciones, siete para ser específicos, que muestran el progreso guiado desde la concepción, diseño básico, hasta análisis de trayectoria numéricamente. Todas las mencionadas iteraciones fueron realizadas a través de Google colab, los mismos son anexados a continuación.
Iteración 1: Dimensionamiento de "Brocox"
En esta iteración, al ser la primera, se muestra la idea de forma detallada, las dimensiones esperadas y las dimensiones donde ejecutará su trabajo, además de mostrar las piezas a usar de formas básicas y esenciales.
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Iteración 2: Definir los Parámetros DH, Solución al problema de Posición directo
El propósito de esta Iteración 2 es definir los parámetros de Denavit Hartenberg, establecer lo que son las matrices de transformación y por último obtener la solución del problema directo correspondiente a "Brocox"
Iteración 2.pdf
Iteración 3: Solución al problema de Posición inverso.
En esta tercera iteración se busca la solución al problema cinemático inverso, que consiste en encontrar los valores que deben adoptar las coordenadas articulares del robot para que su extremo se posicione y se oriente según una determinada configuración deseada (X,Y,Z).
Iteración 3.pdf
Iteración 4: Solución al problema de Velocidad directo
La finalidad de esta Iteración 4 es obtener las ecuaciones que dan solución al problema de velocidad directo, tanto lineal como angular en cada caso. A su vez se obtiene la matriz jacobiana que relaciona las velocidades del elemento terminal con las articulaciones.
Iteración 4.pdf
Iteración 5: Solución del problema de Fuerza
El objetivo de esta quinta iteración es obtener las ecuaciones que dan solución al problema de fuerza externa respecto a las fuerzas y pares de junta. Al mismo tiempo se verifica que la matriz jacobiana transpuesta evaluada en la iteración anterior sea igual a la matriz jacobiana evaluada en la presente iteración.
Iteración 5.pdf
Iteración 6: Planificación de Trayectorias (Parte 1)
En esta Iteración 6 se pretende diseñar una trayectoria en un espacio cartesiano (X, Y, Z), y mediante las ecuaciones de cinemática inversa obtener las correspondientes coordenadas de articulación. Se realizará mediante los siguientes parámetros:
Diseño de trayectoria en el espacio cartesiano tomando en cuenta 4 puntos vía (líneal).
Obtención de coordenadas de articulación (q) mediante la cinemática inversa.
Definición de los intervalos de tiempo para cada movimiento.
Obtención de gráfico que represente las coordenadas de articulación respecto al tiempo.
Iteración 7: Planificación de Trayectorias (Parte 2)
En esta última iteración, que corresponde la séptima, se pretende diseñar una trayectoria a partir de los 4 puntos vía de la iteración anterior. Se realizará mediante los siguientes parámetros:
Utilización de las posiciones de las articulaciones obtenidas anteriormente para determinar las pendientes en cada tramo.
Con las pendientes de cada tramo determinar la velocidad del punto de vía mediante la ecuación del Craig (Página 207).
Determinación de las constantes del polinomio para cada tramo.
Obtención de gráfico que represente las coordenadas de articulación respecto al tiempo.
Iteración 6 y 7.pdf