Diseño, construcción y control de un brazo robótico 2R planar para seguimiento de trayectorias

Mancipe García, Angie Paola; Barrera Fonseca, Nicolás David

Publicación:
Diseño, construcción y control de un brazo robótico 2R planar para seguimiento de trayectorias

dc.contributor.advisor	Barrera Prieto, Fabián
dc.contributor.author	Mancipe García, Angie Paola
dc.contributor.author	Barrera Fonseca, Nicolás David
dc.contributor.corporatename	Universidad ECCI
dc.contributor.jury	Vargas Fonseca, Germán Leandro
dc.contributor.jury	Blanco Cañon, Robin Alfonzo
dc.date.accessioned	2025-04-09T19:52:49Z
dc.date.available	2025-04-09T19:52:49Z
dc.date.issued	2025-04
dc.description.abstract	Este documento presenta el desarrollo de un prototipo de robot 2R con un mecanismo de movimiento lineal y vertical mediante un sistema piñón-cremallera, diseñado para seguir trayectorias y trazar figuras o caracteres alfanuméricos. El proyecto incorpora procesamiento de imágenes en tiempo real para el reconocimiento de contornos, lo que permite el trazo dentro del área de trabajo del robot. Se implementaron los modelos de cinemática directa e inversa, y se desarrolló un modelo de red neuronal para reemplazar el cálculo convencional de la cinemática inversa. Además, se realizó la caracterización y sintonización de los controladores de los actuadores del sistema, con el objetivo de mejorar la exactitud. Las simulaciones, llevadas a cabo con herramientas avanzadas de robótica, facilitaron el análisis y la verificación del funcionamiento del robot. Los resultados obtenidos fueron validados tanto en simulaciones como en pruebas experimentales, demostrando el buen desempeño del sistema en ambos entornos.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecatrónico
dc.description.tableofcontents	1 Introducción 2 Planteamiento del problema 2.1 Descripción del Problema 2.2 Delimitación del Problema 3 Justificación 3.1 Antecedentes 3.2 Justificación 4 Objetivos 4.1 Objetivo General 4.2 Objetivos Específicos 5 Estado del Arte 6 Marco Teórico 6.1 Robótica 6.2 Robot 2R 6.3 Grados de Libertad (DOF) 6.4 Cinemática Directa e Inversa 6.5 Motor DC 6.6 Encoder Incremental 6.7 Puente H 6.8 Servomotor 6.9 Comunicación I2C 6.10 INA219 6.11 Conversor lógico TTL 6.12 Regulador de voltaje 6.13 Raspberry Pi 4 6.14 Cámara RPi 6.15 STM32F746ZG 6.16 Procesamiento de Imágenes 6.17 Interfaz Gráfica de Usuario 6.18 Control 6.19 Control PID 6.20 Control en Cascada 6.21 Anti-WindUp 7 Selección de alternativas de solución 7.1 Posibles Soluciones 7.1.1 Implementación con Servomotores 7.1.2 Motor DC con Acoplamiento de Encoder 7.1.3 Motor DC con Encoder Incorporado 7.2 Viabilidad Técnica de las soluciones 7.2.1 Solución 1 7.2.2 Solución 2 7.2.3 Solución 3 7.3 Matriz de Evaluación 7.4 Solución Escogida 8 Robótica 8.1 Cinemáticas 8.1.1 Cinemática Directa Robot SCARA 8.1.2 Cinemática Inversa Robot SCARA 9 Diseño e Implementación 9.1 Diseño Mecánico y Análisis de Fuerzas 9.1.1 Diseño de las piezas del prototipo 9.1.2 Modelado de la estructura mecánica 9.1.3 Análisis estático del mecanismo 9.1.4 Simulación y análisis de esfuerzos 9.1.5 Análisis estático del ensamblaje 9.2 Integración del sistema 9.3 Esquemático del sistema 9.4 Procesamiento de imagen 9.5 Estructura de programación 9.5.1 Programación en Raspberry Pi 9.5.2 Programación en STM32 9.6 Interfaz de usuario 10 Red Neuronal Perceptrón Multicapa (MLP) 10.1 Entrenamiento de MLP 10.2 Entrenamiento para reemplazo de cinemática inversa 10.3 Desempeño del modelo 11 Control en Cascada 11.1 Corriente 11.1.1 Caracterización 11.1.2 Sintonización 11.2 Velocidad 11.2.1 Caracterización 11.2.2 Sintonización 11.3 Posición 11.3.1 Caracterización Posición 11.3.2 Sintonización Posición 12 Resultados 12.1 Control en Cascada en los Motores 12.1.1 Motor 1 12.1.2 Motor 2 12.2 Trayectorias 12.3 Caracterización de actuadores 12.3.1 Caracterización del servomotor 12.3.2 Caracterización del motor DC 12.4 Interfaz de Usuario y la Ejecución del Robot 13 Conclusiones
dc.format.extent	122 p.
dc.identifier.uri	https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/4444
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad ECCI
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingenierías
dc.publisher.place	Colombia
dc.publisher.program	Ingeniería Mecatrónica
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International	en
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.proposal	Robótica
dc.subject.proposal	Red neuronal
dc.subject.proposal	Raspberry Pi
dc.subject.proposal	Actuadores
dc.subject.proposal	STM32
dc.subject.proposal	Control en cascada
dc.subject.proposal	2R
dc.title	Diseño, construcción y control de un brazo robótico 2R planar para seguimiento de trayectorias
dc.type	Trabajo de grado - Pregrado
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.coarversion	http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.content	Text
dc.type.driver	info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.redcol	http://purl.org/redcol/resource_type/TP
dc.type.version	info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dspace.entity.type	Publication