Stewart Platform Robot Design and Implementation

Diseño e implementación de robots de plataforma Stewart

Loureal Agustin
Loureal Agustin
PA Engineer

¡Progressive Automations desea presentarles otro proyecto impresionante de uno de nuestros clientes innovadores!

Trent Peterson, graduado de la Universidad Estatal Politécnica de California, ha diseñado un robot de plataforma Stewart para usarlo en uno de los cursos de Robótica de Cal Poly. El propósito de este diseño es mostrar lo que se aprende en la parte teórica de la clase, brindando a los estudiantes la capacidad de aplicar sus conocimientos y verificar la cinemática inversa mediante el estudio de la operación, el rango de movimiento y las limitaciones del robot.

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¡El PA-14P se utilizó por su función de retroalimentación posicional!

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Placa microcontroladora interior de Arduino.

Diseño mecanico

Para comenzar a diseñar este robot, era necesario crear una plataforma que fuera fácil de montar y desmontar en varias configuraciones utilizando una llave hexagonal. Se requiere que una plataforma Stewart tenga actuadores lineales que incluyan algún tipo de retroalimentación posicional para que el usuario final pueda configurar y controlar los movimientos del robot. Después de considerar los actuadores lineales hidráulicos y neumáticos, se decidió que los actuadores lineales eléctricos serían más fáciles de integrar en la construcción de este robot.

Características clave de los actuadores lineales eléctricos utilizados

En este proyecto se utilizaron seis de los actuadores lineales de retroalimentación PA-14P-8-35 . Esta unidad tiene una carrera de 8 pulgadas con una fuerza máxima de 35 libras. Sin carga, este actuador puede moverse a una velocidad de 2 pulgadas por segundo, mientras que con carga completa, se moverá a 1,38 pulgadas por segundo. Este actuador tiene su propia retroalimentación de posición en forma de potenciómetro, que es uno de los principales requisitos para el diseño de este robot. Otras construcciones mecánicas incluidas en la fabricación de este robot fueron juntas esféricas magnéticas, material de plataforma, acopladores de eje, configuración geométrica y una carcasa electrónica.

Diseño electrico

Arduino ofrece una variedad de microprocesadores para el control de cualquier proyecto, como por ejemplo un robot. Se seleccionó Arduino Due para su uso en este proyecto debido a sus capacidades de reloj, tamaño de memoria y SRAM que se pueden usar para la funcionalidad y el rendimiento al operar la plataforma Stewart. Aunque Due es capaz de controlar motores a través de sus salidas PWM, no tiene el hardware para alimentarlos. Por lo tanto, también se utilizó un escudo HexaMoto en este montaje.

Caja de control del robot de plataforma Stewart

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¡El Arduino Due fue seleccionado de nuestra gama para operar la plataforma Stewart!

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Diseño de software

Trent creó una simulación cinemática de la plataforma Stewart utilizando Matlab, un lenguaje basado en matrices que permite la expresión más natural de las matemáticas computacionales.

1 6-6 Modelo de configuración para la solución de cinemática inversa

1 6-6 Modelo de configuración para la solución de cinemática inversa

Se realizaron muchas investigaciones para configurar, inicializar, calibrar y orientar el rendimiento del robot de la plataforma Stewart. La configuración de la plataforma, así como el cálculo posicional de los actuadores lineales , también se establecieron a través de una interfaz gráfica de usuario (GUI) creada con Matlab. Esto fue para garantizar que los usuarios finales puedan conectarse fácilmente a la plataforma y operarla.

2 Robot de plataforma Stewart - Cal Poly SLO de Trent Peterson

2 Robot de plataforma Stewart - Cal Poly SLO de Trent Peterson

Luego de probar el robot Stewart Platform, se concluyó que fue exitoso en su diseño, ensamblaje e implementación. "Abarca muchas facetas de los robots a un nivel introductorio, incluida la cinemática inversa, la simulación, el montaje y desmontaje y la implementación del movimiento".

¡Felicitaciones a Trent por diseñar e implementar este robot de plataforma Stewart para un laboratorio de cursos de robótica, patrocinado por Progressive Automations!