Diseño y fabricación de un brazo robótico con fines educativos

Abstract

Este Trabajo Fin de Máster titulado "DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN BRAZO ROBÓTICO CON FINES EDUCATIVOS" se centró en la creación de un brazo robótico con aplicaciones educativas que imita los utilizados en entornos industriales. El proyecto se desarrolló siguiendo una metodología organizada en tareas específicas dentro de paquetes de trabajo, lo cual permitió una gestión eficiente del tiempo y los recursos. Durante los 8 meses de desarrollo, se realizó un detallado listado de materiales y un análisis de costos, resultando en una inversión total de 10.461,40 €, con un precio de venta del prototipo de 183,04 € sin IGIC. Este prototipo se considera viable comercialmente con un umbral mínimo de ventas de 58 unidades. El proyecto produjo planos detallados del diseño y un estudio mecánico que evaluó el rendimiento de las piezas impresas en 3D, determinando que la pieza más crítica, el hombro, opera al 12,94% de su capacidad máxima bajo la tensión de 4,523 MPa. Además, se desarrollaron y documentaron los planos electrónicos y los códigos de prueba necesarios para el funcionamiento del brazo robótico. Aunque el proyecto dura hasta la fase de prototipo, los resultados indican un avance significativo hacia la producción de un producto terminado y comercializable. Se identificaron diversas mejoras para futuras versiones, como la adición de movimientos más complejos, comunicación por Bluetooth y Wifi, y la integración de actuadores y sensores adicionales. Estas mejoras están destinadas a optimizar el uso educativo del brazo robótico, facilitando la enseñanza de conceptos STEAM y ofreciendo una base sólida para futuros desarrollos en la fabricación de brazos robóticos educativos. Este trabajo ha logrado no solo un prototipo funcional, sino que también ha establecido las bases para mejoras continuas y aplicaciones prácticas en el ámbito educativo.

This Master's Thesis titled "DESIGN AND MANUFACTURE OF AN EDUCATIONAL ROBOTIC ARM" focused on the creation of a robotic arm with educational applications that mimics those used in industrial environments. The project was developed following a methodology organized into specific tasks within work packages, enabling efficient management of time and resources. Over the 8-month development period, a detailed list of materials and a cost analysis were conducted, resulting in a total investment of 10.461,40 €, with a prototype selling price of 183,04€ excluding IGIC. This prototype is considered commercially viable with a minimum sales threshold of 58 units. The project produced detailed design plans and a mechanical study that evaluated the performance of 3D-printed parts, determining that the most critical piece, the shoulder, operates at 12,94% of its maximum capacity under a stress of 4,523 MPa. Additionally, electronic schematics and the necessary test codes for the robotic arm's operation were developed and documented. Although the project extends only to the prototype phase, the results indicate significant progress towards the production of a finished and marketable product. Various improvements for future versions were identified, such as the addition of more complex movements, Bluetooth and Wifi communication, and the integration of additional actuators and sensors. These enhancements are aimed at optimizing the educational use of the robotic arm, facilitating the teaching of STEAM concepts, and providing a solid foundation for future developments in the manufacture of educational robotic arms. This work has achieved not only a functional prototype but also laid the groundwork for continuous improvements and practical applications in the educational field.