Diseño y fabricación de robot tipo delta de bajo coste mediante impresión 3D

Abstract

La industria se encuentra cada vez más automatizada. Las operaciones de montaje, posicionamiento y manipulación, entre otras, son trabajos sencillos y repetitivos que se pueden acelerar y realizar con más precisión utilizando máquinas especializadas reemplazando la labor humana. La robótica ofrece soluciones que se ajustan a las necesidades de la industria. En particular, para las manipulaciones muy precisas, a velocidades muy altas y con una carga no muy pesada existe un robot que destaca entre el resto por su productividad, rendimiento y versatilidad, el robot Delta [1]. Este tipo de robots destaca por ofrecer una gran aceleración y velocidad, además de un extenso espacio de trabajo y precisión. Por ello, entre otras aplicaciones, es ampliamente utilizado en líneas de producción para el control de calidad del producto, utilizándose para descartar o clasificar de manera muy rápida los objetos que pasan por una cinta transportadora. Así como también son útiles en manipulaciones muy precisas como pueden ser el posicionamiento de componentes electrónicos en una placa de circuitos impresos a altas velocidades. Con su empleo se garantiza la eficiencia y productividad de un proceso mejorando la competitividad de la empresa, reduciendo el tamaño y coste de las líneas de producción [1]. En este proyecto, se realiza un estudio de su cinemática directa, cinemática inversa y espacio de trabajo en función de las dimensiones de cada uno de sus elementos. El estudio de la cinemática del robot se elaborará tanto matemáticamente como gráficamente para facilitar la comprensión del funcionamiento de este tipo de máquina, aportando pequeñas herramientas fácilmente utilizables que modelizan su comportamiento. Adicionalmente, se procederá al diseño tanto mecánico como electrónico de un robot Delta de pequeñas dimensiones, bajo coste y fabricado mediante impresión 3D en su amplia mayoría para aplicaciones como la propia impresión 3D, el posicionamiento de componentes electrónicos en una PCB o cualquier otra operación que requiera un espacio de trabajo reducido.

The industry is increasingly becoming automated. Assembly, positioning and handling operations, among others, are simple and repetitive tasks that can be accelerated and performed with more precision using specialized machines replacing human labour. Robotics offers solutions according to the industry needs. In particular, for very precise manipulations, at very high speeds and with a not very heavy load, the Delta Robot stands out from the rest for its productivity, performance and versatility [1]. This type of robot stands out for offering great acceleration and speed, as well as a large workspace and precision. For this reason, among other applications, it is widely used in production lines for product quality control, being used to very quickly discard or classify objects passing through a conveyor belt. Moreover it is quite useful in very precise manipulation tasks such as the positioning of electronic components on a printed circuit board at high speeds. With its use, the efficiency and productivity of a process is guaranteed, improving the competitiveness of the company, reducing the size and cost of production lines [1]. In this project, a study of its direct kinematics, inverse kinematics and workspace is carried out based on the dimensions of its elements. The study of the kinematics of the robot will be elaborated both mathematically and graphically, in order to facilitate the understanding of the operation of this type of machine, providing small easily usable tools that model its behaviour. Additionally, both the mechanical and electronic design of a small, low-cost Delta robot will be carried out, mostly manufactured by 3D printing for applications such as the proper 3D printing, the positioning of electronic components on a PCB or any other operation that requires a small work space.