Diseño de un prototipo de robot delta mediante impresión 3D

Abstract

El objetivo del presente trabajo es realizar el diseño de un robot paralelo Delta en plástico que sea completamente funcional, con fines educativos, analizando previamente la cinemática de los modelos presentes actualmente en el mercado, y ser capaz de obtener un prototipo haciendo uso de tecnología de impresión 3D. En primer lugar, se realizará un estudio de la topología de un robot Delta comercial, llegando a la conclusión que es imposible reproducir las rótulas con las que suelen contar este tipo de robots mediante impresión 3D en plástico. Ante esta complicación se rediseñará el robot con unos nuevos pares cinemáticos asegurándose de que no conlleva una pérdida de movilidad. Se calculará la cinemática inversa del robot obteniendo las ecuaciones que definen su movimiento, para así poder implementarlas en un software de control realizado con el lenguaje de programación Python, que a su vez se comunicará con tres servomotores trabajando en lazo abierto, que se encargarán de llevar a efecto dicho movimiento. Se presentarán a su vez el hardware y componentes necesarios para la construcción del robot, dentro de los que se incluye el diseño mediante software informático de las piezas del mismo. Se mostrará el montaje del robot completo, incluyendo un soporte ajustable para facilitar su manejo. Por último, se evaluarán tanto el alcance como la repetibilidad del elemento terminal del robot mediante una serie de ensayos. Para reforzar el carácter pedagógico del proyecto se ha escogido usar tanto software como hardware abierto.

The objective of this project is to design a functional parallel Delta robot, for educational purposes, previously analysing the kinematics of the models currently available on the market, and to be able to obtain a prototype using 3D printing technology. Firstly, a study of the topology of a commercial Delta robot will be carried out, reaching the conclusion that it is impossible to reproduce the ball joints that these types of robots are usually made of by 3D printing in plastic. With this pitfall in mind, the robot will be redesigned with new kinematic pairs, ensuring that there is no loss of mobility. The inverse kinematics of the robot will be calculated, obtaining the equations that define its movement, in order to implement them in a control software coded with the Python programming language, which will communicate with three servomotors working in open loop, which will be responsible for carrying out this movement. The hardware and components necessary for the construction of the robot will also be presented, including the design of its parts using computer software. The assembly of the complete robot will be shown, including an adjustable support to facilitate its handling. Finally, both the range and repeatability of the robot’s terminal element will be evaluated by conducting a series of tests. To reinforce the pedagogical character of the project, it has been chosen to use both open software and hardware. Key words: