robot
Páginas: 74 (18492 palabras)
Publicado: 25 de agosto de 2015
DISEÑO Y CONTRUCCION DE PROTOTIPO DE ROBOT SCARA 3 DOF
DIEGO ALBERTO MARTÍNEZ CASTELLANOS
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2012
DISEÑO Y CONTRUCCION DE UN PROTOTIPO DE ROBOT SCARA 3 DOF
DIEGO ALBERTO MARTÍNEZ CASTELLANOS
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico
Director
CARLOS BORRASPINILLA
Ingeniero Mecánico
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2012
3
4
Este triunfo, producto de Muchos esfuerzos
y momentos de gloria va consagrado especialmente:
A Dios.
A la memoria de mi Madre, a quien llevo con mucho cariño en mi
corazón, me enseñó el valor de la Fortaleza y
La perseverancia.
A mipadre, pilar de mi formación,
Quien siempre me ha apoyado incondicionalmente,
y me ha dado valiosos consejos para la vida.
A toda mi familia, que siempre ha sido mi motivo de superación y me ha
dado moral para superar las situaciones difíciles y seguir Adelante.
A mis amigos, con quienes he compartido
Valiosas experiencias de vida.
Diego Martínez
5
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Industrial deSantander. Por brindarme la oportunidad de
formarme a nivel profesional.
Al profesor Carlos Borras por sus valiosas orientaciones y su apoyo durante el
desarrollo de este proyecto.
A mis compañeros de lucha, a los grupos de investigación DICBOT y ERA de la
Universidad Industrial de Santander, por todo el apoyo y colaboración, brindado
desde el principio del proyecto en todos los campos.
A HenryCruz, Gonzalo Calderón y Mauricio Jaraba, técnicos de la escuela de
Ingeniería mecánica y Diseño Industrial por su colaboración.
Y especialmente a mi familia, por su comprensión, paciencia y
incondicional durante mi formación.
6
respaldo
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCION
16
1. DESCRIPCION DEL PROYECTO
18
1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
18
1.2 JUSTIFICACIÓN PARAR LA SOLUCIÓN
18
1.3 OBJETIVOSDEL TRABAJO DE GRADO
19
1.3.1 Objetivos Generales
19
1.3.2 Objetivos Específicos
19
1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN
20
1.5 REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
23
1.6 VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS MEDIANTE LA
MATRIZ QFD.
25
2. MARCO TEORICO
26
2.1 DEFINICIÓN DE ROBOT
26
2.2 CLASIFICACIÓN GENERAL
26
2.3 ROBOT MANIPULADOR
29
2.4 CARACTERÍSTICAS DE UN ROBOT MANIPULADOR
30
2.5COMPONENTES DE UN ROBOT MANIPULADOR
32
2.5.1 Estructura mecánica
32
2.5.2 Actuadores
36
2.5.3 Sistema de transmisión
39
2.6 TIPOS DE CONFIGURACIONES
45
2.7 ROBOT SCARA
46
7
3. DISEÑO MECATRONICO DEL ROBOT SCARA 3 DOF
49
3.1 DIMENSIONAMIENTO DEL ROBOT SCARA
52
3.2 DETERMINACIÓN DEL ESPACIO DE TRABAJO
54
3.3 MODELO CINEMÁTICO
55
3.3.1 Modelo cinemático directo
55
3.3.2Modelo cinemático inverso
58
3.4 DISEÑO MECÁNICO
60
3.4.1 Diseño de la base
63
3.4.2 Diseño del brazo y del Antebrazo
64
3.4.3 Diseño de las Articulaciones
66
3.4.4 Selección de actuadores
73
3.5 DESCRIPCIÓN Y SELECCIÓN DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS
77
3.5.1 Descripción de la fuente de Alimentación.
77
3.5.2 Descripción de la Tarjeta de control.
78
3.5.3 Selección de la Tarjeta depotencia.
81
3.5.4 Selección de sensores
84
4. CONTROL DEL ROBOT SCARA 3 DOF
86
4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL.
86
4.2 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL POR PC.
86
4.3 CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE.
87
4.4 PROGRAMACIÓN
92
5. PRUEBAS Y RESULTADOS
105
6. COSTO DEL PROYECTO
110
7. CONCLUSIONES
116
BIBLIOGRAFIA
117
8
ANEXOS.
119
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Especificaciones delrobot KR 5 SCARA R350 KUKA ROBOTICS,
22
Figura 2. Especificaciones del robot SCARA R350 E2C251 EPSON.
23
Figura 3. Arquitectura de un robot Industrial.
26
Figura 4. Estructura mecánica de un robot manipulador.
33
Figura 5. Tipos de bases de manipuladores robóticos según su instalación.
34
Figura 6. Tipos de articulaciones más usadas en manipuladores robóticos.
35
Figura 7. Actuadores...
DIEGO ALBERTO MARTÍNEZ CASTELLANOS
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2012
DISEÑO Y CONTRUCCION DE UN PROTOTIPO DE ROBOT SCARA 3 DOF
DIEGO ALBERTO MARTÍNEZ CASTELLANOS
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico
Director
CARLOS BORRASPINILLA
Ingeniero Mecánico
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2012
3
4
Este triunfo, producto de Muchos esfuerzos
y momentos de gloria va consagrado especialmente:
A Dios.
A la memoria de mi Madre, a quien llevo con mucho cariño en mi
corazón, me enseñó el valor de la Fortaleza y
La perseverancia.
A mipadre, pilar de mi formación,
Quien siempre me ha apoyado incondicionalmente,
y me ha dado valiosos consejos para la vida.
A toda mi familia, que siempre ha sido mi motivo de superación y me ha
dado moral para superar las situaciones difíciles y seguir Adelante.
A mis amigos, con quienes he compartido
Valiosas experiencias de vida.
Diego Martínez
5
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Industrial deSantander. Por brindarme la oportunidad de
formarme a nivel profesional.
Al profesor Carlos Borras por sus valiosas orientaciones y su apoyo durante el
desarrollo de este proyecto.
A mis compañeros de lucha, a los grupos de investigación DICBOT y ERA de la
Universidad Industrial de Santander, por todo el apoyo y colaboración, brindado
desde el principio del proyecto en todos los campos.
A HenryCruz, Gonzalo Calderón y Mauricio Jaraba, técnicos de la escuela de
Ingeniería mecánica y Diseño Industrial por su colaboración.
Y especialmente a mi familia, por su comprensión, paciencia y
incondicional durante mi formación.
6
respaldo
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCION
16
1. DESCRIPCION DEL PROYECTO
18
1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
18
1.2 JUSTIFICACIÓN PARAR LA SOLUCIÓN
18
1.3 OBJETIVOSDEL TRABAJO DE GRADO
19
1.3.1 Objetivos Generales
19
1.3.2 Objetivos Específicos
19
1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN
20
1.5 REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
23
1.6 VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS MEDIANTE LA
MATRIZ QFD.
25
2. MARCO TEORICO
26
2.1 DEFINICIÓN DE ROBOT
26
2.2 CLASIFICACIÓN GENERAL
26
2.3 ROBOT MANIPULADOR
29
2.4 CARACTERÍSTICAS DE UN ROBOT MANIPULADOR
30
2.5COMPONENTES DE UN ROBOT MANIPULADOR
32
2.5.1 Estructura mecánica
32
2.5.2 Actuadores
36
2.5.3 Sistema de transmisión
39
2.6 TIPOS DE CONFIGURACIONES
45
2.7 ROBOT SCARA
46
7
3. DISEÑO MECATRONICO DEL ROBOT SCARA 3 DOF
49
3.1 DIMENSIONAMIENTO DEL ROBOT SCARA
52
3.2 DETERMINACIÓN DEL ESPACIO DE TRABAJO
54
3.3 MODELO CINEMÁTICO
55
3.3.1 Modelo cinemático directo
55
3.3.2Modelo cinemático inverso
58
3.4 DISEÑO MECÁNICO
60
3.4.1 Diseño de la base
63
3.4.2 Diseño del brazo y del Antebrazo
64
3.4.3 Diseño de las Articulaciones
66
3.4.4 Selección de actuadores
73
3.5 DESCRIPCIÓN Y SELECCIÓN DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS
77
3.5.1 Descripción de la fuente de Alimentación.
77
3.5.2 Descripción de la Tarjeta de control.
78
3.5.3 Selección de la Tarjeta depotencia.
81
3.5.4 Selección de sensores
84
4. CONTROL DEL ROBOT SCARA 3 DOF
86
4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL.
86
4.2 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL POR PC.
86
4.3 CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE.
87
4.4 PROGRAMACIÓN
92
5. PRUEBAS Y RESULTADOS
105
6. COSTO DEL PROYECTO
110
7. CONCLUSIONES
116
BIBLIOGRAFIA
117
8
ANEXOS.
119
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Especificaciones delrobot KR 5 SCARA R350 KUKA ROBOTICS,
22
Figura 2. Especificaciones del robot SCARA R350 E2C251 EPSON.
23
Figura 3. Arquitectura de un robot Industrial.
26
Figura 4. Estructura mecánica de un robot manipulador.
33
Figura 5. Tipos de bases de manipuladores robóticos según su instalación.
34
Figura 6. Tipos de articulaciones más usadas en manipuladores robóticos.
35
Figura 7. Actuadores...
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