Modelado Dinámico y Simulación del robot industrial Stäubli TX90

Abstract

El objetivo de este proyecto es establecer un modelo dinámico del robot industrial TX90 de la casa Stäubli, situado en el laboratorio de robótica de l’Institut d’Organització i Control (IOCC) de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona. Este autómata es un brazo robótico de 111 Kg. de peso con seis grados de libertad, todos ellos articulaciones giratorias. Además del hardware, se ha utilizado diverso software para desarrollar el modelo dinámico, la simulación, el análisis de datos y la experimentación con el robot (apartado 2). En primer lugar se realiza un análisis cinemático 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 transformación que contienen los parámetros cinemáticos para todos los tramos del robot, necesarios también para analizar la dinámica (apartado 3). El modelo dinámico relaciona las variables articulares con los pares aplicados en las articulaciones. Existen principalmente dos métodos para obtener las ecuaciones dinámicas: el método de Lagrange, basado en el “balance de energías”, y el método de Newton-Euler, basada en el “balance de fuerzas”. Aunque los dos métodos llegan a las mismas ecuaciones, en este proyecto se han desarrollado los dos para tener una visión más amplia sobre la formulación de modelos dinámicos (apartado 4). Una vez planteadas las ecuaciones de manera simbólica, es necesario determinar los 60 parámetros dinámicos que caracterizan este robot. En primer lugar se obtiene una aproximación mediante técnicas CAD con el programa Solid Works, y luego se aplican dos técnicas de identificación directa, evaluando las ecuaciones del movimiento con datos obtenidos directamente del robot (apartado 5). La programación offline de robots industriales consiste en desarrollar programas escritos en un lenguaje informático estándar para actuar directamente sobre las señales de actuadores y sensores y así 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 técnicas de identificación.Tras todo el análisis con los datos obtenidos, se han identificado los parámetros, se ha establecido finalmente el modelo, y se ha realizado una comparativa entre los diferentes métodos y la realidad (apartado 6).