Proyecto de Graduación
Diseño, construcción y control de un prototipo de un robot SCARA con cinco grados de libertad
Autor
Enzo Fabrizio Altamirano Turcios
Iván Humberto Herrera Palacios
Resumen
Los robots tradicionales son desarrollados para operaciones y aplicaciones específicas, siendo limitados por su propia construcción y/o configuración. El SCARA es uno de los robots más importantes y un estándar en la robótica industrial a nivel mundial, su construcción típica se compone de cuatro articulaciones, tres de revoluta y una prismática. Esta hace que tenga facilidad de movimiento horizontal, pero dificultad en movimiento vertical, su área de trabajo es de un círculo casi completo alrededor de su base con pequeños cambios de altura que están limitados por el nivel de su instalación, impidiéndole crecer en su rango de aplicaciones desde el momento que requieran cambios de altura significativos. Una de las formas ideadas, para superar las limitaciones de altura encontradas en un SCARA, es la implementación de un quinto grado de libertad en su base, optando por un diseño que ampliará su área de trabajo de forma vertical, permitiéndole subir y bajar significativamente sobre un SCARA de montaje tradicional, esperando que pueda cumplir con ciertas aplicaciones planteadas en la investigación y que se pueda encontrar un uso en la industria para este. Esta investigación muestra el diseño robótico en diferentes softwares CAD, construcción a través de manufactura aditiva y sustractiva, y control por medio de modelos matemáticos y programación, de un prototipo de robot SCARA con cinco grados de libertad. Los resultados experimentales demostraron que, un quinto grado de libertad implementado en la base de un SCARA es una forma viable de incrementar su área de trabajo vertical, haciendo que se pueda desempeñar en nuevas aplicaciones, que tenga una instalación versátil, económica y facilidad de adaptación a cambios de lugar u aplicación. Traditional robots are developed for specific operations and applications, being limited by their own construction and/or configuration. The SCARA is one of the most important robots and a standard in industrial robotics worldwide, its typical construction consists of four joints, three revolute and one prismatic. This makes it easy to move horizontally, but difficult to move vertically, its working area is almost a complete circle around its base with small height changes that are limited by the level of its installation, preventing it from growing in its range of applications as soon as significant height changes are required. One of the devised ways, to overcome the height limitations found in a SCARA, is the implementation of a fifth degree of freedom in its base, opting for a design that will expand its working area vertically, allowing it to go up and down significantly over a traditional mounting SCARA, hoping that it can meet certain applications raised in the research and that a use in the industry can be found for it. This research shows the robotic design in different CAD software, construction through additive and subtractive manufacturing, and control by means of mathematical models and programming, of a SCARA robot prototype with five degrees of freedom. The experimental results demonstrated that, a fifth degree of freedom implemented in the base of a SCARA is a viable way to increase its vertical working area, making it able to perform in new applications, to have a versatile, economical installation and ease of adaptation to changes of location or application.