Ingeniería Electrónica
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Item Diseño e implementación de un sistema de control e interfaz para un brazo robótico de 5GLD(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-12-09) Luyo Gonzales, Christian; Carrera Soria, Willy EduardoEn el presente documento de tesis se desarrolla un sistema de control para la manipulación y planificación de trayectorias de un robot de cinco grados de libertad. Este robot que ha sido fabricado por la Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú, forma parte de un proyecto multidisciplinario que busca desarrollar un sistema robótico capaz de ser utilizado para pruebas dinámicas y cinemáticas en este área. En el mencionado proyecto se realizó el diseño mecánico correspondiente al brazo robótico, que incluyó el dimensionamiento y posterior fabricación de cada uno de los eslabones. En la parte electrónica, se dimensionó y adquirió motores con encoders que permitirían obtener señales de posición y dar movimiento a los eslabones. Con toda la información adquirida a través de los dimensionamientos y ensayos mecánico-eléctricos, se logró generar modelos matemáticos de función de transferencia de motores para el diseño del control discreto. Usando estas funciones de transferencia, se implementó un sistema de control distribuido basado en la implementación de un algoritmo PD que permite el control angular de los motores con 5 microcontroladores comunicados en protocolo I2C.Las referencias para cada control de lazo cerrado, son generadas desde una interfaz que tiene internamente un generador de referencias y enviadas por protocolo serial al microcontrolador maestro. Este generador tiene un funcionamiento basado en modelos cinemáticos que toma como principio los algoritmos de cinemática directa e inversa para la generación de trayectorias. Finalmente, el sistema es comandado por un usuario que podrá definir el punto final de la trayectoria del brazo en coordenadas X, Y, Z. Además, el usuario podrá realizar control individual de cada uno de los eslabones y observar los valores de posición X, Y, Z en tiempo real mediante gráficas y valores.Item Sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough para la rehabilitación de la movilidad del tobillo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-04-29) Paredes Zevallos, Daniel Leoncio; Callupe Pérez, Rocío LilianaEn la medicina de rehabilitación, los mecanismos paralelos del tipo plataforma de Stewart-Gough están siendo usados para la rehabilitación de tobillo de pacientes con discapacidad. El movimiento de la plataforma debe simular o seguir, de manera precisa, a los movimientos de un tobillo al querer caminar o ponerse de pie. Por lo tanto, como parte de un proyecto que tiene como finalidad recrear la trayectoria recorrida por el conjunto tobillo-pie durante la marcha, este trabajo de tesis se enfoca en el diseño e implementación del sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough. Para lograr posicionar de manera exacta y precisa la plataforma en una posición y orientación dada, primero, fue necesario hallar un modelo aproximando de los actuadores de la plataforma. Con los modelos hallados se simuló el comportamiento de los actuadores, y al comparar los resultados de estas simulaciones con los datos reales se obtuvieron errores menores al 1%. El control diseñado para cada actuador se basa en una topología de lazo con retroalimentación negativa, cuyo algoritmo de control es un PID (proporcional – integral - derivativo). Sin embargo, dado que los modelos obtenidos no eran lineales, no era posible usar técnicas de sintonización para algoritmos PID convencionales. Por lo cual fue necesario derivar una ecuación que relaciona los parámetros del algoritmo con el tiempo de establecimiento deseado y el modelo de los actuadores. Finalmente, con el sistema de control implementado el microprocesador XS1-L1, de procesamiento multi-hilo, se logró obtener errores dentro del rango de movimiento de un tobillo (3% en una marcha normal, y tiempos de establecimiento para cada actuador con error ± 0.5 segundos con respecto al tiempo deseado.Item Diseño de una plataforma dinamométrica para el cálculo del centro de presiones utilizando galgas extensiométricas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-09-19) Olivera Oliva, Ruth; Toledo Ponce, EduardoLa importancia del estudio de la estabilidad y de la marcha o caminar de una persona ha originado que se desarrollen diversas tecnologías para su análisis y evaluación clínica. Con el paso del tiempo, las técnicas y dispositivos empleados han ido mejorando a tal punto que hoy en día existen empresas y laboratorios que se dedican únicamente a su diseño y fabricación. Tanto la marcha como estabilidad presentan parámetros que permiten a los médicos especialistas conocer si un paciente presenta alteraciones en el sistema nervioso, alguna patología o identificar otros posibles factores. Con el empleo de herramientas existentes, estas alteraciones podrían ser detectadas de manera más rápida y adecuada; con ello, si es necesario, iniciar un tratamiento al paciente y realizar un control sobre cómo es que va evolucionando hasta que logre su recuperación; o en todo caso verificar si el tratamiento que sigue es el adecuado. Estas tecnologías han sido desarrolladas desde hace muchos años; sin embargo, en nuestro país son escasas las instituciones que cuentan con algunos de estos sistemas debido a los elevados costos que presentan. Por lo descrito anteriormente, el objetivo principal de la presente tesis es el diseño de una plataforma dinamométrica de bajo costo, la cual permitirá calcular la fuerza que ejerce una persona sobre la plataforma y así se obtenga información sobre algunos parámetros asociados a la marcha y estabilidad de una persona. La plataforma emplea galgas extensiométricas como sensores, los cuales requieren una etapa de acondicionamiento para que puedan ser procesados y luego se realicen los cálculos necesarios. Se muestran también los diseños planteados como solución; así como las pruebas que se realizaron con la plataforma para verificar su correcto funcionamiento.Item Implementación de un sistema de control de fuerzas para un prototipo de terminal de agarre(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-11-23) Camacho Gómez, RaúlEl presente tema de tesis tiene como objetivo central, llevar a cabo un control sobre la variable física de fuerza. Para esto se implementará un sistema electromecánico (prototipo de terminal de agarre manipulador) el cual servirá como plataforma de prueba para realizar dicho control. Este prototipo contará con las características básicas que lo define como terminal de agarre. Es decir, apertura y cierre de placas paralelas (a modo de pinzas). El sistema de control se encargará de regular la fuerza de agarre del terminal, a un valor determinado previamente. Este valor de fuerza ya determinado, será el necesario y suficiente para evitar que el material que se vaya a coger se quiebre o resbale. Para validar el correcto funcionamiento del sistema de control se harán pruebas con distintos materiales. Para determinar el valor de fuerza que está ejerciendo en cada instante, el terminal de agarre contará con un sensor de fuerza. Este periódicamente irá tomando datos de los valores de fuerza presentes en todo momento. La distribución del presente documento cuenta con 5 capítulos: En los capítulos 1 y 2 nos centraremos en la parte teórica que brinda sustento a la elección del tema de tesis. Tal como, las características importantes que encierra el tema de control de fuerza en nuestro entorno de desarrollo tecnológico, así como también las ventajas que puede brindar el control de fuerza aplicado a varios campos de trabajo. Además, nos centraremos en definir la problemática que encierra la elección del tema de estudio. En los capítulos 3 y 4 nos centraremos en definir la metodología de solución a la problemática planteada, así como la puesta en marcha del sistema de control propuesto. Finalmente, una vez que tengamos todo el sistema que encierra al control de fuerza, nos dedicaremos a hacer pruebas para validar el camino de solución elegido. En el último capítulo presentaremos las conclusiones, observaciones y recomendaciones de la tesis. De este capítulo extraemos como conclusión principal. El que la metodología elegida para solucionar la problemática del tema de tesis, tuvo los resultados esperados. Finalmente se pudo controlar la fuerza de agarre de los materiales seleccionados dentro de un rango de error pequeño.