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ROBOT LANZA PELOTAS Luna Calderón, Dalia. [email protected] Santa Castaño, Pablo. [email protected] Universidad Autónoma de Manizales,

ABSTRACT— El presente informe hace parte del contenido de aprendizaje de la asignatura robótica, con el objetivo de diseñar, construir y ensamblar un brazo robótico con sus respectivas articulaciones, actuadores y sensores que en conjunto ayudan al robot a cumplir la(s) función(es) programadas previamente. Palabras Clave Robótica, Robot, Articulación, Grados de libertad, Actuador.

I. INTRODUCCIÓN

U

n robot puede ser definido de muchas maneras, sin embargo para

los fines académicos que nos interesan podemos decir que un robot es un dispositivo reprogramable y multifuncional diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especializados a través de movimientos programados. Con esta definición podemos aclarar que un robot puede ejecutar múltiples tareas según como sea diseñado y tantos fines como su programación lo determine. Los robots pueden clasificarse de muchas maneras: -Según su tamaño -Según su función -Según su desplazamiento Sin embargo los fines y usos que se le dan a los robots pueden ser resumidos en los siguientes:    

Robótica

Imagen extraída de internet. Estructura de un sistema robótico

Con la información del esquema anterior podemos nombrar las partes principales que componen un sistema robótico: 1. 2. 3. 4.

Estructura mecánica Actuador(es) Sensor(es) Procesadores (sistema de control)

El objetivo del presente informe es la elaboración de un sistema robótico lanza pelotas con todos sus componentes. Mostrando en una primera instancia el diseño, construcción y ensamblaje de la estructura mecánica y los actuadores del robot.

II. MATERIALES Estructura mecánica:   

Madera prensa MDF 4mm de espesor Tornillos Tuercas

Actuadores:   

4 servomotores 1 Motor paso a paso 1 Micro servo

Ejecutar tareas peligrosas para humanos. Realizar tareas riesgosas o en lugares de difícil acceso. Manipular objetos con tamaño y forma difícil para el humano. Realizar tareas repetitivas y de alta precisión.

Los robots a pesar de ser multifuncionales y emplearse para fines diferentes tienen una estructura básica. Imagen 1. Actuadores

2 III. DISEÑO El primer paso para diseñar el robot lanza pelotas fue elaborar el plano técnico de cada una de las piezas que conforman el robot basándonos de una estructura mecánica que corresponde a un brazo robótico. Posteriormente se adaptaron las medidas según nuestras necesidades y según la función que cumplirá el sistema robótico. Es importante tener en cuenta que la disposición final del plano técnico se realizó con base en la función que ejecutará el robot, la cantidad de actuadores que llevará y las articulaciones necesarias para llevar acabo la recolección y el posterior lanzamiento de la pelota.

Imagen 2. Piezas en proceso de pintura

En la etapa siguiente se realizó el ensamblaje de las piezas con los actuadores por medio de la tornillería necesaria para obtener una estructura sólida.

Imagen extraída de internet. Estructura base para diseño de piezas.

IV. CONSTRUCCIÓN Después de tener los planos técnicos y las medidas de cada una de las piezas del robot, se procedió a realizar los planos en madera MDF, el cual fue el principal material para la construcción de la estructura mecánica. La elaboración de las piezas en madera se realizó lo más preciso posible igual que el corte de cada una de ellas. Para el corte preciso de cada una de las piezas fue necesario el uso de caladora con sierras de 2 milímetros de modo que hiciera un corte fino.

Imagen 3. Perforaciones Imagen 1. Piezas en madera MDF.

Después de tener las piezas previamente cortadas se procedió a pintar cada una de estas con aerosol de pintura negra brillante.

Para el ensamblaje de las articulaciones y actuadores se realizaron perforaciones con brocas de diferentes calibres, con el fin de colocar los diferentes tornillos en las piezas.

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Imagen 7. Ensamblaje de articulaciones

Imagen 4. Colocación de tuercas y tornillos

Para el ensamblaje de las articulaciones y elaboración del efector final fue necesario el uso de distintas herramientas entre las cuales la más importante fue el taladro que permitió la elaboración de los distintos orificios necesarios para colocar los tornillos.

Finalmente después de todos los procesos ilustrados anteriormente se procedió al ensamblaje final del robot con todos sus componentes.

Imagen 5. Piezas listas para ensamblar

Imagen 8. Estructura final del robot (sin efector final) Imagen 6. Base del robot

4 V. RESULTADOS Finalmente se obtuvo la estructura del robot con cada uno de los componentes como se tenía esperado. La estructura es rígida y medianamente estable, por lo que posiblemente corrigiendo unos detalles en la base y realizando unas pequeñas modificaciones el robot tendrá una estructura totalmente estable que podrá soportar los movimientos en la etapa siguiente de programación.

VI. CONCLUSIONES

Imagen 9. Estructura final (Vista lateral)



La estructura más común en el campo de la robótica es el brazo robótico, que sin duda es multifuncional y dependiendo de la construcción de su efector final puede llevar a cabo diferentes tareas, por lo que se infiere que esta estructura es ampliamente usado tanto para proyectos académicos como proyectos industriales.

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La madera MDF es un material de gran ayuda y que se adapta eficientemente en la construcción del robot ya que además de ser un material liviano permite dar soporte a la estructura y tener un mejor control sobre las articulaciones en conjunto con los actuadores utilizados

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La construcción del efector final represento un gran problema en la primera instancia pues para que el robot cumpla con la función de recoger y lanzar la pelota, el efector final debe tener un movimiento preciso, en este caso se elaboró una semiesfera que se cierra para recoger la pelota y la almacena hasta el lanzamiento final.

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El error más frecuente fue el cálculo inexacto para realizar los orificios de los tornillos, finalmente fue solucionado realizando los orificios con brocas de tamaño muy fino que permitieran adaptar tornillos de muy pequeño calibre a la estructura.

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El brazo robótico diseñado para que desempeñe su función correctamente, debió ser realizado con 5 articulaciones rotacionales, las cuales cuentan con 5 Grados de libertad ya que estas son las que mejor adaptación brindan a los movimientos que debe realizar el robot para cumplir su función.

VII. REFERENCIAS Lewis, Frank L. Abdallah, C. T. Dawson, D. M. (1993). Control of robot manipulators Rembold, Ulrichn (1990). Robot technology and applications . New York : Marcel Dekker.

Imagen 10. Estructura final (Vista frontal)

Mark Spong F.L. Lewis C.T. Abdallah (1993). Robot Control. Dynamic, Motion Planning and Analysis. New York, IEEE