Robot serial tipo SCARA para aplicaciones pick-and-place

En este trabajo de grado se presenta la caracterización, diseño, prototipado y validación de un robot serial tipo SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm) para aplicaciones de manipulación de objetos (pick-and-place), con el objetivo de contribuir a la transición y adaptación de Colombia hacia...

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Autores:: Mendieta Ortiz, María José
Díaz Sierra, Juan David Rivaldo

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2024

Institución:: Universidad de Ibagué

Repositorio:: Repositorio Universidad de Ibagué

Idioma:: spa

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description	En este trabajo de grado se presenta la caracterización, diseño, prototipado y validación de un robot serial tipo SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm) para aplicaciones de manipulación de objetos (pick-and-place), con el objetivo de contribuir a la transición y adaptación de Colombia hacia la implementación de robots industriales que optimicen los procesos productivos y promuevan el desarrollo regional. Inicialmente, se llevó a cabo una revisión de la literatura más relevante sobre los robots SCARA, lo que permitió definir la morfología y los parámetros de fabricación adecuados. Posteriormente, se desarrolló el análisis matemático necesario para resolver el problema cinemático del robot, junto con el modelado 3D y la programación de la unidad de control electrónica. A continuación, se procede con la fabricación de las piezas y el ensamblaje del prototipo. Finalmente, se realizaron pruebas experimentales para validar las principales características del robot, tales como precisión, exactitud y repetibilidad, mediante la generación de trayectorias y tareas específicas. Al finalizar el proceso, se obtuvo un prototipo funcional capaz de realizar tareas de manipulación de objetos con alta precisión y un mínimo de error.
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Posteriormente, se desarrolló el análisis matemático necesario para resolver el problema cinemático del robot, junto con el modelado 3D y la programación de la unidad de control electrónica. A continuación, se procede con la fabricación de las piezas y el ensamblaje del prototipo. Finalmente, se realizaron pruebas experimentales para validar las principales características del robot, tales como precisión, exactitud y repetibilidad, mediante la generación de trayectorias y tareas específicas. Al finalizar el proceso, se obtuvo un prototipo funcional capaz de realizar tareas de manipulación de objetos con alta precisión y un mínimo de error.This degree work presents the characterization, design, prototyping and validation of a serial robot type SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm) for object handling applications (pick-and-place), with the objective of contributing to the transition and adaptation of Colombia towards the implementation of industrial robots that optimize production processes and promote regional development. Initially, a review of the most relevant literature on SCARA robots was carried out, which allowed to define the appropriate morphology and manufacturing parameters. The mathematical analysis required to solve the robot kinematic problem was then developed, together with 3D modelling and programming of the electronic control unit. The parts are then manufactured and the prototype assembled. Finally, experimental tests were carried out to validate the main characteristics of the robot, such as accuracy, precision and repeatability, by generating specific trajectories and tasks. At the end of the process, a functional prototype was obtained which is capable of performing object handling tasks with high precision and minimum error.PregradoIngeniero ElectrónicoSistemas mecánicos, electrónicos, informáticos y de control1. Introducción.....1 1.1. Antecedentes y planteamiento del problema.....1 1.1.1. Antecedentes.....1 1.1.2. Planteamiento del problema.....2 1.2. Objetivos.....2 1.2.1. Objetivo general.....2 1.2.2. Objetivos específicos.....2 1.3. Estructura del documento.....2 2. Estado del arte.....4 2.1. Manipuladores robotizados.....4 2.2. Robot serial SCARA.....5 2.3. Aplicaciones.....6 3. Modelo matemático.....12 3.1. Nomenclatura del sistema.....12 3.2. Modelo cinemático.....14 3.2.1. Cinemática directa.....14 3.2.2. Cinemática inversa.....16 3.3. Espacio de trabajo.....18 3.4. Generación de trayectorias.....19 3.4.1. Perfiles de velocidad y aceleración.....19 4. Diseño y prototipadov.....22 4.1. Descripción del sistema.....22 4.2. Sistema electrónico.....23 4.2.1. Unidad de control electrónica.....23 4.2.2. Actuadores.....24 4.2.3. Finales de carrera.....24 4.2.4. Drivers.....25 4.2.5. Caja sistema electrónico.....25 4.3. Sistema mecánico.....26 4.3.1. Base principal.....27 4.3.2. Torre.....28 4.3.3. Brazo 1.....30 4.3.4. Brazo 2.....31 4.3.5. Efector final.....32 4.3.6. Prototipo del robot SCARA.....34 4.4. Interfaz Hombre-Máquina (HMI).....34 4.4.1. Arquitectura de la interfaz gráfica.....35 4.4.2. Modos de funcionamiento.....39 4.4.3. Funciones auxiliares.....42 5. Resultados.....45 5.1. Simulaciones.....45 5.1.1. Análisis del espacio de trabajo.....45 5.1.2. Generación de trayectorias.....46 5.2. Pruebas experimentales.....46 5.2.1. Análisis de posicionamiento y orientación.....46 5.2.2. Generación de trayectorias.....52 6. Conclusiones.....59 6.1. Conclusiones.....59 6.2. Trabajos futuros.....5975 páginasapplication/pdfMendieta Ortiz, M. J. y Díaz Sierra, J. D. R. (2025). Robot serial tipo SCARA para aplicaciones pick-and-place. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4655https://hdl.handle.net/20.500.12313/4655spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería ElectrónicaAlnomani, S., Nassrullah, K., and Imran, A. (2021). Improving the workspace for a 3dof scara robot by investigating the main parameters of denavit-hartenberg approach. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, 44(6):01–08.Aquilina, Y. and Saliba, M. A. (2019). An automated supermarket checkout system utilizing a scara robot: preliminary prototype development. 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Robot serial tipo SCARA para aplicaciones pick-and-place

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