Diseño y construcción de un brazo robótico didáctico de 6 GDL con bajo costo de manufactura

Abstract

RESUMEN: La brecha aparente entre los conocimientos teóricos de los alumnos en robótica y control frente a sus aplicaciones en la industria está vinculada a la falta de acceso a maquinaria robótica adaptada específicamente a la rama educación. Para aminorar dicha cuestión resulta esencial el desarrollo de un brazo robótico didáctico que se ajuste perfectamente a las necesidades de los estudiantes de nivel superior. En respuesta a la falta de dicha herramienta didáctica en materias impartidas en UPIITA, el presente trabajo se planteó el desarrollo de un brazo robótico de 6 grados de libertad. Este brazo está montado sobre una estructura metálica rígida tipo estante, es controlado mediante una interfaz gráfica la cual tiene la capacidad de generar trayectorias del brazo acorde a datos previamente ingresados por el alumno en la propia interfaz. En la parte de diseño nos apoyándonos en la convención de Denavit-Hartenberg para poder encontrar la cinemática directa. Los actuadores mecánicos del brazo son 6 motores de cd. alimentados mediante 6 fuentes conmutadas a 12 V las cuales se desempeñan de forma independiente para evitar que algún daño en alguno de los lazos se propague al sistema entero. El control propuesto es un PID ya que este tipo de control es el más usado en las unidades de aprendizaje vistas en la ingeniería, y el material para la elaboración del brazo es ABS este filamento es el más usado en las impresoras 3D, el hecho de usar este material y esta herramienta de manufactura busca que sea de bajo costo y así se puedan construir más brazos como este para el uso de estudiantes. ABSTRACT: The apparent gap between the theoretical knowledge of students in robotics and control over their applications in the industry is linked to the lack of access to robotic machinery adapted specifically to the education branch. To reduce this issue, it is essential to develop a didactic robotic arm that perfectly fits the needs of higher level students. In response to the lack of this didactic tool in subjects taught in UPIITA, the present work considers the development of a robotic arm with 6 degrees of freedom. This arm will be mounted on a rigid metallic structure type shelf, will be controlled by a graphical interface which will have the ability to generate trajectories of the arm according to data previously entered by the student in the interface itself. In the design part we will start supporting ourselves in the Denavit-Hartenberg convention to be able to find direct kinematics. The mechanical actuators of the arm will be 6 cd engines. fed by 6 sources switched to 12 V which will perform independently to prevent any damage in any of the loops is spread to the entire system. The proposed control will be a PID since this type of control is the most used in the learning units seen in engineering, and the material proposed for the elaboration of the arm is ABS. This filament is the most used in 3D printers, the fact to use this material and this manufacturing tool looks for it to be low cost so that more arms like this can be built for student use.