Diseño e implementación de un sensor de fuerza de 6 grados de libertad

El objetivo del presente proyecto final de máster es el diseño e implementación de un sensor de fuerza y par, capaz de medir los tres componentes de fuerza y los tres componentes de par, con alta velocidad de procesamiento de señales que posibiliten su implementación en tiempo real con conexión a la interfaz de usuario a través del protocolo USB, que posea la dimensión apropiada para poder ser montado entre la ultima articulación y el efector final de un robot manipulador. Para lo cual se ha optado por una estructura en forma delta, con un anillo circular exterior y tres vigas radiales espaciadas un angulo de 120º sujetas en el interior a una brida también circular. La estructura se ha mecanizado a partir de un bloque de aluminio, buscando que no existan uniones soldadas o sujetas con tornillos. En cada una de las vigas hay pegadas cuatro galgas extensiométricas que miden la flexión en dos direcciones ortogonales. Son un total de 12 galgas extensiométricas fijadas a la estructura, una por cada cara, que se conectan a seis puentes de Wheatstone para transformar las variaciones resistivas en señales de voltaje. El procesamiento de estas señales, se realiza utilizando un microcontrolador de 16-bits de la familia dsPIC30F de Microchip, luego de realizar el procedimiento de calibración, se pueden obtener las componentes de las fuerzas y pares que actúan sobre el sensor, esta información se transmite a la interfaz de usuario por medio del protocolo USB, que permite y facilita la integración a aplicaciones en tiempo real. Para la validación final del diseño del sensor de fuerza se ha realizado una aplicación de control por fuerza de un robot manipulador SCARA. Con esta aplicación se evalúa el correcto funcionamiento del sensor en aspectos como su velocidad de respuesta y linealidad

Diseño e implementación de un sensor de fuerza de 6 grados de libertad

El objetivo del presente proyecto final de máster es el diseño e implementación de un sensor de fuerza y par, capaz de medir los tres componentes de fuerza y los tres componentes de par, con alta velocidad de procesamiento de señales que posibiliten su implementación en tiempo real con conexión a la interfaz de usuario a través del protocolo USB, que posea la dimensión apropiada para poder ser montado entre la ultima articulación y el efector final de un robot manipulador. Para lo cual se ha optado por una estructura en forma delta, con un anillo circular exterior y tres vigas radiales espaciadas un angulo de 120º sujetas en el interior a una brida también circular. La estructura se ha mecanizado a partir de un bloque de aluminio, buscando que no existan uniones soldadas o sujetas con tornillos. En cada una de las vigas hay pegadas cuatro galgas extensiométricas que miden la flexión en dos direcciones ortogonales. Son un total de 12 galgas extensiométricas fijadas a la estructura, una por cada cara, que se conectan a seis puentes de Wheatstone para transformar las variaciones resistivas en señales de voltaje. El procesamiento de estas señales, se realiza utilizando un microcontrolador de 16-bits de la familia dsPIC30F de Microchip, luego de realizar el procedimiento de calibración, se pueden obtener las componentes de las fuerzas y pares que actúan sobre el sensor, esta información se transmite a la interfaz de usuario por medio del protocolo USB, que permite y facilita la integración a aplicaciones en tiempo real. Para la validación final del diseño del sensor de fuerza se ha realizado una aplicación de control por fuerza de un robot manipulador SCARA. Con esta aplicación se evalúa el correcto funcionamiento del sensor en aspectos como su velocidad de respuesta y linealidad