robot cartesiano con 3 grados de libertad
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Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec Seminario de Mecatronica TESE Robot cartesiano
TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ECATEPEC
INGENIERÍA MECATRONICA.
MATERIA
SEMINARIO DE MECATRONICA
ALUMNO
Martínez Cano Luis Alberto
Ronquillo Ocegueda Felipe
Zúñiga Basurto Manuel Salvador
GRUPO
9851
PROFESOR
Martin Salazar Pereyra
ROBOT CARTESIANO
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INDICE
Desarrollo histórico. 4
Conceptos y definiciones. 5
Morfología del robot. 6
Modelo cinemático directo de los manipuladores. 11
Modelo cinemático inverso del robot 12
Robot cartesiano. 13
Objetivos. 13
Grados de libertad. 14
Determinación de grados de libertad. 14
Uso de Motorreductores 15
Aplicación en la industria. 16
Características del diseño. 18
Diseño mecánico. 19
Diseño electrónico. 21
Picaxe 18x 21
L293D 22
Diagrama del circuito de control. 22
Fotos del robot cartesiano. 23
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Programación. 24
Memoria de programación. 24
Interface computadora Picaxe. 25
Ejemplo de programación. 26
Conclusión. 27
Bibliografía. 28
DESARROLLO HISTÓRICO.
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La palabra robot se introdujo en la lengua inglesa en 1921 con el drama R.U.R. de Karel (Rossum
Universal Robots). En este trabajo, los robots son máquinas que se asemejan con los seres
humanos, pero que trabajan sin descanso. Inicialmente, los robots se fabricaron como ayudas
para sustituir a los operarios humanos, pero posteriormente los robots se vuelven contra sus
creadores, aniquilando a toda raza humana. La obra de Capek es en gran medida responsable de
algunas de las creencias populares mantenidas acerca de los robots en nuestros tiempos
incluyendo la perfección de los robots como máquinas humanoides dotadas de inteligencia y
personalidades individuales. Esta imagen se reforzó aún más con la película alemana de robots
Metrópolis, de 1926, con el robot andador eléctrico y su perro "sparko", representada en 1939 en
la feria mundial de Nueva York, y más recientemente por el robot C3PO, protagonista en la
película de 1927, "La guerra de las galaxias". Ciertamente los robots industriales modernos
parecen primitivos cuando se comparan con las expectativas creadas por los medios de
comunicación durante las pasadas décadas.
Los primeros trabajos que condujeron a los robots industriales de hoy día se remontan al periodo
que siguió inmediatamente a la segunda guerra mundial. Durante los años finales de la década de
los cuarenta, comenzaron programas de investigación en Oak Ridge y Argonne National
Laboratories para desarrollar manipuladores mecánicos controlados de forma remota para
manejar materiales radiactivos. Estos sistemas eran del tipo "maestro-esclavo", diseñados para
reproducir finalmente los movimientos de la mano y brazos realizados por un operario humano. El
manipulador maestro era guiado por el usuario a través de una secuencia de movimientos,
mientras que el manipulador esclavo duplicaba a la unidad maestra tan fidedignamente tal y como
le era posible. Posteriormente se añadió la realimentación de fuerza acoplando mecánicamente el
movimiento de las unidades maestro-esclavo de forma que el operador podía sentir las fuerzas
que se desarrollaban entre el manipulador esclavo y su entorno. A mediados de los cincuentas, el
acoplo mecánico se sustituyo por sistemas eléctricos e hidráulicos.
El trabajo sobre manipuladores maestro-esclavo fue seguido rápidamente por sistemas más
sofisticados capaces de operaciones repetitivas autónomas. A mediados de los años cincuenta,
George C. Devol desarrolló un dispositivo de transferencia articulada, un manipulador cuya
operación podía ser programada y que podía seguir una secuencia de pasos y movimientos
determinados por las instrucciones en el programa. Posteriores desarrollos de este concepto de
Devol y Joseph F. Engelberger condujo al primer robot industrial, introducido por Unimation Inc. en
1959.
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Aunque los robots programados ofrecían una herramienta de fabricación nueva y potente, aun
podía mejorarse mediante el uso de una realimentación sensorial.
Al comienzo de los años sesenta, H. A. Ernst [ 1962 ] publicó el desarrollo de una mano mecánica
controlada por computador con sensores táctiles. El sistema manipulativo consistía en un
manipulador ANL, modelo 8 con 6 grados de libertad, controlado por una computadora TX-O. Este
programa de investigación posteriormente evolucionó añadiéndole una cámara de televisión para
comenzar la investigación sobre la percepción de la máquina.
A finales de los setenta McCarthy y sus colegas en el Stanford Artificial Intelligence Laboratory
publicaron el desarrollo de una computadora con manos, ojos y oídos (es decir, manipuladores,
cámaras de TV y micrófonos). Demostraron un sistema que reconocía mensajes hablados, "veía"
bloques distribuidos sobre una mesa y los manipulaba de acuerdo con instrucciones. Durante los
años setenta se centro un gran esfuerzo de investigación sobre el uso de sensores externos para
facilitar las operaciones manipulativas. En Stanford, Bolles y Paul [ 1973 ] utilizando realimentación
tanto visual como de fuerza, demostraron que un brazo Stanford controlado por computadora
efectuaba el montaje de bombas de agua de automóviles.
Hoy en día se ve la robótica como un trabajo mucho más amplio, que trata temas además de la
investigación y el desarrollo de una serie de áreas interdisciplinarias, con la cinemática, dinámica,
planificación de sistemas, control, sensores, lenguajes de programación e inteligencia de máquina.
CONCEPTOS Y DEFINICIONES.
ROBOT. La definición técnica adoptada por el Instituto Norteamericano de Robótica y aceptada
internacionalmente es la siguiente: "Un robot es un manipulador multifuncional reprogramable,
diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales mediante
movimientos programados y variables que permiten realizar diversas tareas". Suelen tener forma
de brazo articulado, en cuyo extremo incorporan elementos de sujeción o herramientas. Realizan
tareas repetitivas en industrias de automoción, fabricación mecánica o electrónica, en las que se
emplean para montar y mover piezas o componentes, ajustarlos, soldar, pintar, etcétera.
Una vez comprendido el concepto de robot podemos avanzar hacia la definición de la ciencia que
estudia este tipo de dispositivos, la cual se denomina "Robótica" y ha evolucionado rápidamente
en estos últimos años.
Podríamos aproximarnos a una definición de Robótica como:
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El diseño, fabricación y utilización de máquinas automáticas programables con el fin de realizar
tareas repetitivas como el ensamble de automóviles, aparatos, etc. y otras actividades.
Básicamente, la robótica se ocupa de todo lo concerniente a los robots, lo cual incluye el control
de motores, mecanismos automáticos neumáticos, sensores, sistemas de cómputos, etc.
MORFOLOGÍA DEL ROBOT.
Las características básicas de la estructura de los robots están formadas por los tipos de
articulaciones y configuraciones clásicas de brazos de robots industriales. Los robots
manipuladores son esencialmente, brazos articulados. De forma más precisa, un manipulador
industrial convencional es una cadena cinemática abierta formada por un conjunto de eslabones o
elementos de la cadena interrelacionados mediante articulaciones o pares cinemáticas como lo
esquematiza la figura 2. Las articulaciones permiten el movimiento relativo entre los sucesivos
eslabones.
Fig. 2 Cadena cinemática abierta.
Tipos de articulaciones.
Existen diferentes tipos de articulaciones. Las más utilizadas en robótica son las que se indican
en la figura 3.
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Fig. 3 Tipos de articulaciones robóticas.
La articulación de rotación suministra un grado de libertad consistente en una rotación alrededor
del eje de la articulación. Está articulación es, con diferencia, la más empleada.
En la articulación prismática el grado de libertad consiste en una traslación a lo largo del eje de
la articulación.
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En la articulación cilíndrica existen dos grados de libertad: una rotación y una traslación.
La articulación planar está caracterizada por el movimiento de desplazamiento en un plano,
existiendo por lo tanto, dos grados de libertad.
Por último, la articulación esférica combina tres giros en tres direcciones perpendiculares en el
espacio.
Los grados de libertad son el número de parámetros independientes que fijan la situación del
órgano terminal. El número de grados de libertad suele coincidir con el número de eslabones de la
cadena cinemática.
Estructuras básicas.
La estructura típica de un manipulador consiste en un brazo compuesto por elementos con
articulaciones entre ellos. En el último enlace se coloca un órgano terminal o efector final tal como
una pinza o un dispositivo especial para realizar operaciones.
Se consideran, en primer lugar, las estructuras más utilizadas como brazo de un robot
manipulador. Estas estructuras tienen diferentes propiedades en cuanto a espacio de trabajo y
accesibilidad a posiciones determinadas. En la figura 4 se muestran cuatro configuraciones
básicas.
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Fig. 4 Estructuras básicas de manipuladores.
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El espacio de trabajo es el conjunto de puntos en los que puede situarse el efector final del
manipulador. Corresponde al volumen encerrado por las superficies que determinan los puntos a
los que accede el manipulador con su estructura totalmente extendida y totalmente plegada.
Por otra parte, todos los puntos del espacio de trabajo no tienen la misma accesibilidad. Los
puntos de accesibilidad mínima son los que las superficies que delimitan el espacio de trabajo ya
que a ellos solo puede llegarse con una única orientación.
Configuración cartesiana.
La configuración tiene tres articulaciones prismáticas (3D o estructura PPP). Esta
configuración es bastante usual en estructuras industriales, tales como pórticos, empleadas para
el transporte de cargas voluminosas. La especificación de posición de un punto se efectúa
mediante las coordenadas cartesianas ( x , y , z ) . Los valores que deben tomar las variables
articulares corresponden directamente a las coordenadas que toma el extremo del brazo. Esta
configuración no resulta adecuada para acceder a puntos situados en espacios relativamente
cerrados y su volumen de trabajo es pequeño cuando se compara con el que puede obtenerse
con otras configuraciones.
Configuración cilíndrica.
Esta configuración tiene dos articulaciones prismáticas y una de rotación (2D, 1G). La primera
articulación es normalmente de rotación (estructura RPP). La posición se especifica de forma
natural en coordenadas cilíndricas. Esta configuración puedes ser de interés en una célula flexible,
con el robot situado en el centro de la célula sirviendo a diversas máquinas dispuestas
radialmente a su alrededor. El volumen de trabajo de esta estructura RPP (o de la PRP),
suponiendo un radio de giro de 360 grados y un rango de desplazamiento de L, es el de un toro de
sección cuadrada de radio interior L y radio exterior 2L. Se demuestra que el volumen resultante
es: 3 πL3.
Configuración polar o esférica.
Está configuración se caracteriza por dos articulaciones de rotación y una prismática (2G, 1D o
estructura RRP). En este caso las variables articulares expresan la posición del extremo del tercer
enlace en coordenadas polares.
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En un manipulador con tres enlaces de longitud L, el volumen de trabajo de esta estructura,
suponiendo un radio de giro de 360 grados y un rango de desplazamiento de L, es el que existe
entre una esfera de radio 2L y otra concéntrica de radio L. Por consiguiente el volumen es
(28 /3 )πL3.
Configuración angular.
Esta configuración es una estructura con tres articulaciones de rotación (3G o RRR). La posición
del extremo final se especifica de forma natural en coordenadas angulares.
La estructura tiene un mejor acceso a espacios cerrados y es fácil desde el punto de vista
constructivo. Es muy empleada en robots manipuladores industriales, especialmente en tareas de
manipulación que tengan una cierta complejidad. La configuración angular es la más utilizada en
educación y actividades de investigación y desarrollo. En esta estructura es posible conseguir un
gran volumen de trabajo. Si la longitud de sus tres enlaces es de L, suponiendo un radio de giro
de 360 grados, el volumen de trabajo sería el de una esfera de radio 2L, es decir (32/3 )πL3 .
Configuración SCARA.
Esta configuración está especialmente diseñada para realizar tareas de montaje en un plano.
Está constituida por dos articulaciones de rotación con respecto a dos ejes paralelos, y una de
desplazamiento en sentido perpendicular al plano. El volumen de trabajo de este robot,
suponiendo segmentos de longitud L, un radio de giro de 360 grados y un rango de
desplazamiento de L es de 4 πL3.
Para llevar a cabo los cálculos y de esta forma asegurar su correcto funcionamiento del robot en
cuanto a la cinemática y dinámica se refiere, se toma en consideración la siguiente teoría que
tiene por objeto crear las bases de un modelo matemático del sistema.
MODELO CINEMÁTICO DIRECTO DE LOS MANIPULADORES.
La cinemática es la ciencia del movimiento que trata a éste sin importarle las fuerzas que lo
causan. Dentro de la cinemática se estudia la posición, la velocidad, aceleración y todas las
derivadas de las variables de posición de mayor orden con respecto al tiempo o cualquier otra
variable. El estudio de la cinemática de los manipuladores se refiere a todas las propiedades
geométricas y basadas en el tiempo del movimiento.
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Los robots consisten en un conjunto de eslabones conectados mediante articulaciones que
permiten el movimiento relativo entre los eslabones vecinos. El número de grados de libertad que
un robot posee es el número de variables de posición independientes que deberían ser
especificadas para localizar todas las partes del mecanismo. En el caso de los robots industriales
el número de grados de libertad suele equivaler al número de articulaciones siempre y cuando
cada articulación tenga un solo grado de libertad. Al final de la cadena de eslabones del robot se
encuentra el órgano terminal. Dependiendo de la aplicación del robot, el órgano terminal puede
ser una pinza, un soldador, un electroimán o un gripper como en este caso.
Generalmente se describe la posición del robot dando una descripción del marco de la
herramienta, la cual esta unida al órgano terminal, relativo al marco de la base, el cual está a su
vez unido a la base fija del robot.
El modelo cinemático directo es el problema geométrico que calcular la posición y orientación
del efector final del robot. Dados una serie de ángulos entre las articulaciones, el problema
cinemática directo calcula la posición y orientación del marco de referencia del efector final con
respecto al marco de la base.
MODELO CINEMÁTICO INVERSO DEL ROBOT.
Dada la posición y orientación del efector final del robot, el problema cinemático inverso consiste
en calcular todos los posibles conjuntos de ángulos entre las articulaciones que podrían usarse
para obtener la posición y orientación deseada.
El problema cinemático inverso es más complicado que la cinemática directa ya que las
ecuaciones no son lineales, sus soluciones no son siempre fáciles o incluso posibles en una forma
cerrada. También surge la existencia de una o de diversas soluciones. La existencia o no de la
solución lo define el espacio de trabajo de un robot dado. La ausencia de una solución significa
que el robot no puede alcanzar la posición y orientación deseada porque se encuentra fuera del
espacio de trabajo del robot o fuera de los rangos permisibles de cada una de sus articulaciones.
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ROBOT CARTESIANO
El robot cartesiano que se realizo se hizo con la finalidad de broquelar piezas de baquelita, este
prototipo de robot cartesiano el cual se desplaza en un los planos x, y, z tiene el actuador final en
la posición z el cual efectúa el broquelado.
El prototipo fue realizado con 3 GDL los cuales se encuentran determinados matemáticamente por
las ecuaciones de Gruebler y kutzbach.
Posee tres movimientos lineales, es decir, tiene tres grados de libertad, los cuales corresponden a
los movimientos localizados en los ejes X, Y, Z.
Los movimientos que realiza este robot entre un punto y otro son con base en interpolaciones
lineales. Interpolación, en este caso, significa el tipo de trayectoria que realiza el manipulador
cuando se desplaza entre un punto y otro.
A la trayectoria realizada en línea recta se le conoce como interpolación lineal y a la trayectoria
hecha de acuerdo con el tipo de movimientos que tienen sus articulaciones se le llama
interpolación por articulación.
OBJETIVOS:
Los objetivos del trabajo son:
Proporcionar al alumno la familiaridad imprescindible con hojas de características de
robots y manipuladores.
Adquirir un manejo fluido, así como la exploración de posibilidades de un entorno de
trabajo como el Matlab en áreas específicas, como es la robótica.
Utilizar la programación del picaxe
Calcular y emplear la cinemática tanto directa como inversa para resolver problemas de
cálculo de trayectorias en entornos de trabajo de manipulación.
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GRADOS DE LIBERTAD
Más concretamente, los grados de libertad son el número mínimo de velocidades generalizadas
independientes necesarias para definir el estado cinemático de un mecanismo o sistema
mecánico. El número de grados de libertad coincide con el número de ecuaciones necesarias para
describir el movimiento.
En la descripción del movimiento de las estructuras, o de los objetos, un grado de libertad es uno
de los varios componentes ortogonales que se pueden usar para caracterizar completamente el
movimiento.
Por ejemplo, un objeto libre en el espacio tiene seis grados de libertad diferentes: sé puede
trasladar en tres direcciones mutuamente perpendiculares. Cualquier movimiento del objeto, no
importa que tan complejo sea, sé puede resolver en esos 6 movimientos básicos.
DETERMINACION DEL GRADO DE LIBERTAD
Mecanismo cerrado: No tendrá nodos con apertura y puede tener uno o más grados de libertad.
Mecanismo abierto con más de un eslabón: Tendrá siempre más de un grado de libertad y con
esto necesitará tantos actuadores (motores) como GDL tenga.
Díada: Cadena cinemática abierta de dos eslabones binarios y una junta.
Ecuación de Gruebler
GDL = 3L – 2J – 3G
Donde:
GDL: número de grados de libertad
L: número de eslabones
J: número de juntas
G: número de eslabones fijados
GDL = 3(4)– 2(3) – 3(1)= 3 GDL
Ecuación de Kutzbach
GDL = 3(L – 1) – 2J1 – J2
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Donde:
L: número de eslabones
J1: número de juntas completas
J2: número de semijuntas
GDL = 3(4 – 1) – 2(3) – (0)= 3 GDL
USO DE MOTORREDUCTORES
Los Motorreductores que son nuestros efectores de movimiento han sido escogidos para poder
mover una estructura de aproximadamente unos 6kg de peso, los Motorreductores son apropiados
para el accionamiento de toda clase de máquinas y aparatos de uso industrial, que necesitan
reducir su velocidad en una forma segura y eficiente.
Las transmisiones de fuerza por correa, cadena o trenes de engranajes que aún se usan para la
reducción de velocidad presentan ciertos inconvenientes.
Al emplear REDUCTORES O MOTORREDUCTORES se obtiene una serie de beneficios sobre
estas otras formas de reducción. Algunos de estos beneficios son:
Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia transmitida.
Una mayor eficiencia en la transmisión de la potencia suministrada por el motor.
Mayor seguridad en la transmisión, reduciendo los costos en el mantenimiento.
Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje.
Menor tiempo requerido para su instalación.
Los reductores, por motivos de diseño, tienen una velocidad máxima de entrada admisible, que
como regla general aumenta a medida que disminuye el tamaño del motor. También existe una
limitación con respecto al par de salida nominal permisible (T2) que depende de par de entrada
(T1) y de la relación de transmisión a través de la relación:
T2 = ηT1 ω1 / ω2
Donde el rendimiento (η) puede llegar a ser cerca del 100 % y la relación de reducción de
velocidades (ω1= velocidad de entrada; ω2 = velocidad de salida) varía entre 50 y 300.
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Puesto que los robots trabajan en ciclos cortos que implican continuos arranques y paradas, es de
gran importancia que el reductor sea capaz de soportar pares elevados puntales. También se
busca que el juego angular o backlash sea lo menor posible. Éste se define como el ángulo que
gira el eje de salida cuando cambia su sentido de giro sin que llegue a girar el eje de entrada.
Por último, es importante que los reductores para robótica posean una alta rigidez torsional,
definida como el par que hay que aplicar sobre el eje de salida para que, manteniendo bloqueado
el de entrada, aquél gire un ángulo unitario.
APLICACIONES EN LA INDUSTRIA
Utilizados para trabajos de colocación de piezas, aplicación de sellador, operaciones de
manufactura, manejo de herramientas y soldadura de arco. Es un robot el cual tiene tres
articulaciones prismáticas y sus ejes coinciden con el plano cartesiano.
La automatización básica: ER-robots eliminación USP bebedero
La eliminación del bebedero y la separación son fundamentales para el proceso de
automatización. Bajo la denominación del producto USP (Universal Selector de velocidad), Engel
ofrece una alta velocidad robot universal para máquinas de inyección con fuerzas de sujeción que
van a partir de 250 kN a 2.200 kN.
Robot cartesiano para máquina de inyección ARBURG
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ARBURG OFRECE A sus clientes las máquinas y los sistemas robóticos de una sola fuente. La máquina se
programa y se CONTROLA vía El Sistema Central de Control de SELOGICA. Un alto nivel de conveniencia se
garantiza aquí ambos En virtud del principio de funcionamiento con la programación esquemática de la
secuencia y de la opción de ahorrar el expediente de datos integrado MULTILIFTs respectivo junto con el
del molde.
Los apretones de MULTILIFT H en el molde horizontalmente de la parte posterior de la máquina, saliendo
del espacio sobre la unidad de fijación con abrazadera Libremente. Otra Ventaja Importante es la
Reducción en el número de hachas, dando por resultado movimientos más cortos y más rápidos, por el que
las duraciones de ciclo cortas PUEDAN ser alcanzadas.
El MULTILIFT V se arregla sobre la máquina y quita las piezas moldeadas verticalmente del molde. Tres
hachas servo-eléctricas Pueden También para realizar el complejo fijaron-abajo tareas Rápidamente y
exacto. Su campo del uso miente principalmente en el área de la inserción alto-Compleja, Retiro Fijo-tareas
abajo. Está apenas como fácil llenar los envases Qué tienen una alta densidad de empaquetado pues es
apilar piezas moldeadas o insertar capas intermedias.
El modelo de entrada MULTILIFT V SELECTO es un sistema robótico barato, servo-eléctrico con las
características predefinidas, que cubre muchas tareas de sistema robóticas estándar.
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El robot cartesiano como en los 2 ejemplos anteriores de utilización en la industria también es
utilizado para la industria de manufactura como el barrenado y desatornillado de piezas las cuales
utilicen precisión en posición, pueden ser utilizados para el acomodamiento de almacenamiento
del producto, dibujo de planos con ayuda de interfaz con la computadora.
Otras Operaciones de proceso
Además de la soldadura por punto, la soldadura por arco, y el acomodo de piezas existe una serie
de otras aplicaciones de robots que utilizan alguna forma de herramienta especializada como
efector final. Operaciones que están en ésta categoría incluyen:
Taladro, acanalado, y otras aplicaciones de mecanizado.
Rectificado, pulido, desbarbado, cepillado y operaciones similares.
Remachado, Corte por chorro de agua.
Taladro y corte por láser.
CARACTERISTICAS DEL DISEÑO
El prototipo de un robot cartesiano de aplicación industrial, que está diseñado para cumplir
funciones de localización de puntos para barrenado de objetos.
Posteriormente, durante el escalamiento productivo del proyecto será adaptado para abarcar otras
aplicaciones industriales tales como movimiento y traslado de piezas en un almacén.
Presenta una vista general del prototipo está compuesto por los siguientes módulos o
subsistemas: estructura mecánica, actuadores, elementos de transmisión, unidad de control de
movimiento y efector.
Mecánicamente, el robot está formado por una estructura modular tipo gantry, cuya cadena
cinemática posee 3 grados de libertad lineales asociados a los ejes X, Y, Z respectivamente.
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Los elementos de transmisión permiten, por una parte, guiar el movimiento de los eslabones
móviles, y por otra, transmitir el movimiento desde los actuadores a las articulaciones, adaptando
la fuerza y la velocidad a los valores requeridos por el movimiento.
Los elementos de transmisión son: reductores sinfín corona, cremalleras y piñones de dientes
rectos, guías de sección prismática y elementos rodantes. Tanto los actuadores como los
elementos de transmisión han sido seleccionados de modo tal que el prototipo sea
suficientemente robusto para desempeñarse en un ambiente industrial, con elevada confiabilidad,
disponibilidad y seguridad.
DISEÑO MECANICO.
PLANOS DE AUTOCAD
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DISEÑO ELECTRONICO
En el diseño del sistema de control del prototipo se seleccionó equipos de última generación, que
integran funciones de control de posición, control de velocidad, accionamiento y protecciones
dentro de un mismo equipo. Entre las alternativas disponibles en el mercado se escogió el
microcontrolador PICAXE el cual es de serie 18X.
PICAXE 18X
El PICAXE 18X es un microcontrolador PIC16F88 cargado con un sello Programable básicos de
estilo de interpretación de código.
La funcionalidad del chip y el entorno de desarrollo son muy similares a un Basic Stamp 2's. La
calidad de la documentación es buena. El chip se programa usando una versión mínima de BASIC
o un sistema de diagramas de flujo único.
Sólo tiene 16 bytes de espacio variable. Sin embargo, tiene otra de 256 bytes de memoria "datos"
para el almacenamiento temporal. El chip tiene el espacio Suficiente para que el programa de
aproximadamente 600 comandos básicos.
No tiene incorporado un regulador de tensión -, pero puede funcionar en cualquier parte de 2V a
5.5V (He estado corriendo uno alrededor de 7,2 voltios durante unos 2 meses consecutivos -
hasta ahora no hay problema ...).
Hay muchas otras variaciones de la PICAXE - 18X, pero el junto con el 28X (28-pin) son los más
poderosos.
Esta alternativa permite el control de los Motorreductores con interacción con los drivers L293D
que internamente son la base de un puente H el cual nos permite invertir el giro de un motor lo
cual es controlado con la señal del PICAXE hacia los mismos drivers es un sistema de control
pequeño pero de igual forma es de fácil programación y utilidad para la función requerida para el
prototipo.
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L293D
Este componente consta de 4 drivers con señal de habilitacion por parejas, es ideal para la
amplificacion de señales procedentes de microcontroladores con poca potencia de salida.
Las señales GND y Vcc son las alimentaciones siendo su tension nominal de 0 y 5V
respectivamente, mientras que Vdd es la tension para las cargas y puede valer desde 5v a 36v. La
corriente maxima de salida es de 600mA, mas que suficiente para activar leds, motores pequeños,
microrreles...
Otra importante caracteristica de este chip es que a sus salidas tiene un par de diodos en push-
pull que llevan a masa cualquier sobretension espurea dañina que pudiesen enviar las cargas.
DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL
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Este diagrama es el circuito que se armo para poder controlar los motores de los ejes del robot
cartesiano es una etapa de control con el PICAX 18X y una etapa de potencia con el circuito
integrado L293D juntos pueden hacer mover la estructura y asi hacer q funcione de forma que
este haya sido programado.
FOTOS DE ROBOT CARTESIANO
Fig. 1. Robot cartesiano barrenador
Fig. 2 Eje z y efector final taladro
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Fig. 3 Ejes x,y,z mas el circuito de control
PROGRAMACION
Memoria de Programa.
La memoria de programa es donde el programa es almacenado después de una nueva descarga.
Esta es una memoria FLASH re-escribible que puede ser reprogramada hasta ( típicamente)
100,000 veces.
Generalmente no se requiere borrar un programa, ya que en cada descarga automáticamente se
sobre escribe la totalidad del último programa.
En un chip PICAXE estándar se pude descargar alrededor de 40 líneas de código en Basic. En
partes revisión A o M se pueden descargar alrededor de 80 líneas y en partes X alrededor de 600
líneas.
La memoria de datos es un espacio adicional de almacén dentro del microcontrolador. el dato
tampoco se pierde cuando se quita la energía.
En cada descarga se resetean todo los bytes de datos a 0, al menos que un comando EEPROM
haya sido usado para “precargar”el dato en memoria de datos.
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En el PICAXE-08/08M/18 la memoria de datos es “compartida” con la memoria de programa . En
consecuencia, programas más largos producirá una memoria de datos más pequeña.
En todos los demás chips PICAXE la memoria de datos y de programa están completamente
separados.
INTERFACE COMPUTADORA PICAXE
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EJEMPLOS DE PROGRAMACION
EJEMPLO 1: PRENDER Y APAGAR 1 LED EN UN SEGUNDO SI EL PIN0=1
Usaremos el puerto de salida 0 del PICAXE-18X y el pin 0 de entrada ( ver imagen )
main: if pin0=1 then led ‘si el pin0=1 ve a etiqueta led
goto main ‘regresa a etiqueta main
led: high 0 ‘enciende led
pause 500 ‘espera 500 mili segundos
low 0 ‘apaga led
pause 500 ‘espera 500 mili segundos
goto main ‘regresa a etiqueta main
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CONCLUSION
El diseño deL robot es simple por lo cual decidimos ponerle acrílico en las bases y pernos largos
en donde se deslizarán las otras placas de acrílico gracias a un tornillo sin fin el cual ira
conectado a los motores por lo cual se debe tener un buen torque en los mismos para poder hacer
que avance la estructura.
Así mismo decidimos el uso del PICAXE por su fácil manejo y costo bajo además de que al
investigar sobre el vimos que podría realizar la función que queremos que tenga nuestro prototipo
de robot cartesiano con este PICAXE tendremos un poco de limitaciones por que solo podremos
controlar 4 motores.
Tambien se tendrá que aplicar una etapa de potencia la cual todavía se encuentra en diseño por
lo cual para la inversión de giro lo haríamos con puente H pero al tener al alcanze chips que
internamente tienen puentes H decidimos utilizar el L293D que es muy fácil de manejar.
En el proyecto solo nos hacen falta cálculos de trayectoria del robot en los cuales trabajaremos
para poder hacer su análisis dinámico para tener una expectativa de cómo el ROBOT
CARTECIANO se trasladara de un lado hacia otro.
La aplicación que le daremos será un robot de traslado de material de almacenes que se
encuentren en lugares altos y por consecuente la persona no se pueda distraer en traer el
material a la parte de manufactura.
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Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec Seminario de Mecatronica TESE Robot cartesiano
BIBLIOGRAFIA
PICAXE Manual www.picaxe.co.uk
Principios de electronicos
Albert Paul Malvino
Mc graw hill
Robótica industrias
Introducciones al curso
Eduardo Lebano Pérez "Determinación del estado de flexibilidad de integración del FMS del CIM-2000 del Instituto Tecnológico de Puebla, 2002.Mexico.
Sánchez y Beltrán, J. P.; Sistemas Expertos. Una metodología de programación; Edit. Macrobit; 1990.
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