Diseño, Impresión 3D, Modelado y Control de un Brazo Robótico de 3 Grados de Libertad

Abstract

El objetivo principal de este proyecto es poner en funcionamiento un robot de tres grados de libertad que permita ser programado como si de un robot industrial se tratara, siendo capaz de ejecutar movimientos tanto en coordenadas articulares como cartesianas coordinando a todos sus motores durante el trayecto. En primer lugar, se realizará en Catia un diseño del conjunto de piezas de plástico necesarias para construir la estructura del brazo articulado. Este diseño deberá garantizar unas prestaciones mínimas en cuanto a holguras, para permitir posteriormente un control satisfactorio de los movimientos del sistema. El robot contará, además, con un efector final con la función de pinza, que permitirá la manipulación de objetos de pequeño tamaño. A este diseño lo deberá acompañar un modelado de la cinemática del sistema, que haga posible su posterior control en coordenadas articulares y cartesianas. Para la programación del control del sistema se trabajará con el IDE de Arduino, compatible con el microcontrolador del que se hará uso. El objetivo final será la programación de una librería capaz de ejecutar el control de bajo nivel de los motores paso a paso y permitir a su vez, a un hipotético usuario, programar tareas a ejecutar por el robot mediante códigos de sintaxis genérica. Como parte final del trabajo, se pondrá a prueba el funcionamiento del sistema diseñado y construido, preparando la realización de tareas en un espacio de trabajo habilitado para este fin, y se comprobará la adecuación de las prestaciones del control logrado.

The main objective of this project is to put into operation a robot with three degrees of freedom that can be programmed as if it were an insutrial robot, capable of executing movements in both joint and Cartesian coordinates, coordinating all its motors along the way. Firstly, a design will be made in Catia of the set of plastic parts needed to build the structure of the articulated arm. This design will have to guarantee minimum performance in terms of clearances, in order to subsequently allow satisfactory control of the system’s movements. The robot will also have an end effector with a gripper function, which will allow the manipulation of small objects. This design must be accompanied by a modelling of the kinematics of the system to enable its later control in joint and cartesian coordinates. For the programming of the control of the system, the Arduino IDE will be used, which is compatible with the microcontroller that will be employed. The final objective will be the programming of a library capable of executing the low-level control of the stepper motors and at the same time allowing a hypothetical user to program tasks to be executed by the robot using generic syntax codes. As a final part of the work, the operation of the system designed and built will be tested, preparing the execution of tasks in a workspace set up for this purpose, and the suitability of the control performance achieved will be verified.