DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ROBOT PARALELO TIPO DELTA DE ACTUADORES LINEALES Y ESTRUCTURA VARIABLE

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN  DE UN ROBOT PARALELO TIPO DELTA DE ACTUADORES LINEALES Y ESTRUCTURA VARIABLE.

Autores:

Director Proyecto:

Docente Universidad de Pamplona

PROGRAMA DE INGENIERIA MECATRONICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA, MECATRONICA E INDUSTRIAL

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURAS

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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

Villa del Rosario

1. INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

1. RESUMEN DEL PROYECTO

La propuesta del proyecto es  diseñar, modelar, y construir un robot paralelo tipo delta de actuadores lineales con fines educativos en el que su estructura se pueda modificar para operar en configuraciones distintas como pueden ser tipo Delta Keops y Delta lineal con estructura Vertical. Estudiar el modelo cinemático del robot paralelo tipo delta, el espacio de trabajo y sus posibles aplicaciones. Implementar los algoritmos de control cinemático del robot  paralelo tipo delta de actuadores lineales, y por ultimo proponer formas de operación como es la vinculación del robot a una red de comunicaciones industriales.

2.1. Palabras claves: Estructura Robótica Paralela, Robot Delta, Actuadores lineales, cinemática.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACION.

Planteamiento del Problema

La robótica ocupa en la actualidad un papel preponderante en el proceso de modernización e innovación de las industrias,  principalmente las aplicaciones de los robots de estructura paralela se han incrementado notablemente en los últimos años y aparejado a ello han aumentado los estudios relacionados con los esquemas de control más apropiados para gobernar tales sistemas, dadas sus ventajas como velocidad de operación, pequeños errores de posicionamiento, y excelente relación peso-carga a manipular, estos robots han hecho presente su hegemonía en aplicaciones médicas, simuladores de conducción, máquinas herramientas, posicionamiento de dispositivos, entretenimiento, etc.

Recientemente, hay una creciente tendencia a centrarse en manipuladores paralelos tipo Delta, ya que están teniendo gran aplicación a nivel industrial; dicho desarrollo actual de los robots paralelos y específicamente del tipo delta,  hace necesario el estudio, análisis y enseñanza de este tipo de manipuladores en las universidades colombianas, con el fin de aumentar la competitividad de los profesionales de las áreas de ingeniería Mecatrónica, mecánica, electrónica y afines.

Es por esto que el grupo de automatización y control de la universidad de Pamplona ha venido trabajando en el desarrollo de este tipo de robots con el fin de emplearlos en diversas prácticas de materias como: Automatización industrial, Robótica, Visión artificial y Control.

Justificación

Con el fin de dar solución al problema anteriormente mencionado, se plantea el desarrollo de una estructura robótica paralela tipo delta de actuadores lineales con fines educativos en el cual se obtenga un mejor aprovechamiento del espacio de trabajo, permitiendo que este pueda emplearse de forma continua por los estudiantes y facilite la enseñanza de diversos temas, tales como: robots paralelos, control cinemático y dinámico de robots, sistemas avanzados de control y tele-operación de robots.

Además este proyecto presenta un valor agregado, ya que lo que se quiere es crear un robot paralelo tipo delta  con actuadores lineales en el que su estructura se pueda modificar para operar en configuraciones distintas como son tipo Delta Keops y lineal Delta con estructura Vertical, lo cual lo hace más flexible y llamativo ante otras estructuras robóticas de este tipo, y a la vez permitirá que las practicas que se hagan con este robot sean más didácticas y mejore el aprendizaje obtenido por los estudiantes.

Esto también hace que la universidad de pamplona este a la vanguardia en el desarrollo de estructuras robóticas paralelas tipo delta en el nororiente colombiano.

4. MARCO TEORICO Y ESTADO DEL ARTE.

Los robots paralelos constituyen un campo de investigación muy activo en los últimos 20 años. Frente a los robots seriales presentan, fundamentalmente, dos conocidas ventajas como son, una mayor precisión en el posicionamiento y una mayor rigidez con respecto a la relación entre sus dimensiones y la carga de trabajo máxima. Los principales inconvenientes de estos robots paralelos son un espacio de trabajo más reducido y problemas específicos a la hora de planificar su control.

Las estructuras robóticas paralelas se conocen desde hace mucho tiempo, pero en las últimas décadas se están usando para diferentes tareas las más comunes van desde dos a seis grados de libertad (Siciliano y Khatib, 2008), los robots paralelos en configuración Delta (Clavel, 1989) tienen como principal característica que sus tres grados de libertad son de tipo rotacional, lo que permite la utilización de motores en su operación.

Este tipo de Robot ha encontrado aplicaciones en campos como: líneas de empacado y ensamble gracias a sus características como alta velocidad, precisión y capacidad de carga, siendo producidos comercialmente por compañías como Bosch, ADEPT, ABB Robotics, durante los últimos años.[1]

Figura 1: Robot Delta IRB 340 FlexPicker (ABB).

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4.1 Conceptos:

Robot paralelo: Un robot manipulador de arquitectura paralela es considerado como aquel en donde su actuador final se encuentra conectado a la base del mismo por medio de varias cadenas cinemáticas independientes.

Robot tipo delta: En su contexto más general, el manipulador Delta consta de una plataforma fija, una plataforma móvil y de tres cadenas cinemáticas que unen a los mismos. Cada cadena cinemática está compuesta por un brazo y un antebrazo. El primero de ellos está conectado a la base fija y es quien transmite el movimiento de los actuadores; el segundo va conectado a la plataforma móvil. Esta última consta de dos eslabones que en todo momento forman un paralelogramo, evitando así que el actuador final cambie su orientación.

Figura 2: Plataforma paralela tipo Delta

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Delta Con actuadores lineales: un manipulador Delta el cual, en vez de utilizar actuadores rotacionales, emplea actuadores lineales para llevar a cabo el movimiento de la base móvil del mismo. La base móvil siempre se encuentra en un plano ortogonal a las guías del robot.

Figura 3: robots tipo Delta con actuadores lineales

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Cinemática de un robot: la cinemática estudia el movimiento de los robots respecto a un sistema de referencia, sin considerar las fuerzas que actúan sobre el sistema, sino únicamente la geometría del mismo.

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