Diseño, Simulación e Implementación de un Robot SCARA (RRRP), Antropomórfico de 4 Grados de Libertad Moviéndose en el Plano Horizontal

Abstract

"Al ser la piedra angular de las operaciones industriales modernas, los motores eléctricos tienen una importancia inigualable en el panorama tecnológico y de ingeniería actual. Cuando se consideran sus aspectos clave, su importancia resulta evidente. En el presente trabajo se presenta el diseño de un robot tipo SCARA [1] y su control con servomotores. Diseñado para tareas de alta velocidad y precisión, dentro de sus áreas de aplicación están pick-and-place, ensamblaje y automatización en general. Por otro lado, del robot SCARA existe amplia documentación, debido a su diseño compacto y control de dos motores (generan dos grados de libertad en el movimiento); lo que lo hace en términos generales un dispositivo sencillo como conceptualización. Si se integra el sistema controlador, facilita su integración en espacios reducidos y el montaje puede ser tanto en mesa como invertido; ofrece flexibilidad en diversas áreas de investigación, desarrollo e industriales. La empresa Mecademic [2] presenta un modelo que se puede conocer como ejemplo de los manipuladores tipo SCARA, el modelo MCS500 es una opción eficiente y rentable para mejorar la productividad en procesos que requieren precisión y rapidez. El brazo es un robot reconocido por ser de los más compactos y precisos del mercado. El presente proyecto realiza todo el desarrollo de un robot SCARA de cuatro grados de libertad, RRRP o tres elementos rotacionales y un lineal que definen los cuatro grados para definir una posición espacial y acción. El diseño y la implementación de este prototipo implica elementos mecánicos y electrónicos, también la simulación en computadora y programación para el control del robot, será capaz de realizar diferentes tareas como: el seguimiento de trayectorias definidas por el usuario y tareas de manipulación. El correcto diseño y la implementación de algoritmos para el control son fundamentales para garantizar el funcionamiento del brazo robótico. En resumen, abarcaremos una arquitectura mecánica que cuenta con una rotación en la base, una segunda rotación en el brazo, un movimiento vertical lineal implementado con un mecanismo biela-manivela, y una rotación final en el extremo (actuador). Se desarrollará tanto la cinemática directa como la inversa del robot. Para el sistema de control utilizaremos la tarjeta ESP32 [3], se propone una estructura con la integración de los diferentes componentes y la fuente de alimentación correspondiente. La programación de las rutinas de control, será desarrollada en lenguaje de alto nivel, permitirá el control del robot SCARA en su totalidad. Utilizaremos servomotores en las articulaciones del robot, de modo que el sistema responda y ejecute de manera eficiente cada una de las tareas establecidas. Mencionado lo anterior, este proyecto representa una oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería en Sistemas Electrónicos Industriales, llevándolos a la práctica en un proyecto único y relevante en el campo de la robótica".