Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 InternationalBarrera Prieto, FabiánMancipe García, Angie PaolaBarrera Fonseca, Nicolás David2025-04-092025-04-092025-04https://repositorio.ecci.edu.co/handle/001/4444Este 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.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 Conclusiones122 p.spahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Trabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessRobóticaRed neuronalRaspberry PiActuadoresSTM32Control en cascada2Rhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2