Aproximación del cálculo del par

Aproximación del cálculo del par

Con estos datos se procedió a calcular de forma aproximada el par ejercido en los ejes producto del peso de los distintos elementos teniendo en cuenta que:

Dónde:

τ = par

P = peso del elemento d = brazo 

De lo cual se desprende que:

Para la articulación 1:

Para la articulación 2:

Teniendo en cuenta los valores obtenidos de los cálculos se procedió a realizar la selección de los actuadores, debido a la naturaleza del movimiento de los eslabones se hace evidente que dichos actuadores deben ser motores, sin embargo la necesidad de controlar la posición de los  eslabones sin elevar los costos del proyecto reduce las alternativas al uso de servomotores o motores paso a paso. Considerando las necesidades antes expuestas se decidió la adquisición de 2 motores  paso a  paso 57BYGH420  de la marca WANTMOTOR (Ver Fig. 4.10) (Ver especificaciones completas en el anexo A) cuyas especificaciones al comparar con otros motores disponibles en el mercado son las que más se acercan a los requerimientos desprendidos del proceso de simulación

Tabla 4. 3. Características del motor 57BYGH420

Fases           4 Fases

Angulo del paso

Voltaje           3 V

Corriente      2 A

Resistencia

Inductancia

Par Motor

Par de Retención

Clase de Aislamiento      B

Calibre  de Conductor     AWG 22

Una vez realizado este paso  se hizo  necesario  diseñar un sistema de transmisión adecuado para dotar de movimiento al primer eslabón teniendo en cuenta el par calculado de manera aproximada con anterioridad. Para esto se usó una cadena T-25-1R-10 Ft, piñones para cadena T-25 de 12 y 40 dientes respectivamente con la finalidad de aumentar el par aplicado en el eje por parte del actuador; dicha selección se realizó basándose en la teoría básica de engranajes  donde:

O de manera análoga:

Con lo cual basándonos en los piñones seleccionados:

Tomando en cuenta el Par motor máximo de los motores se observa que:

 

Logrando de esta manera cumplir con los requerimientos del  par aplicado en la primera articulación.

Luego se diseñó un sistema de transmisión adecuado para dotar de movimiento al segundo eslabón teniendo en cuenta el par calculado de manera aproximada con anterioridad, para esto se usó una cadena T-25-1R-10 Ft, 2 piñones para cadena T-25 de 12 dientes, esto debido a que no es necesario variar la velocidad ni el par, es decir, solo se hace necesario transmitir la potencia mecánica. Luego de  especificar el sistema de transmisión a utilizar, se procedió a realizar el diseño del acople entre los eslabones y los ejes, con lo cual se podrá conformar de forma efectiva las articulaciones a utilizar, teniendo la posibilidad de adaptar el sistema de transmisión sin mayores dificultades 

Como paso siguiente se seleccionó una herramienta terminal acorde con el uso final del brazo robótico, en este caso se decidió colocar una pinza robóticala cual se accionara a través del movimiento de un servo motor  cuyas características son:

Características de Servomotor Hitec HS-425BB

Grados de rotación: 180 grados 

Voltaje de funcionamiento: 4.8V ~ 6.0V

Velocidad de funcionamiento (4,8V): 0.21 sec/60 grados 

Velocidad de funcionamiento (6 V): 0.16  sec/60 grados

Torque (4,8V): 3.3 kg/cm 

Torque (6V): 4.1 kg/cm 

Dimensiones: 40.39 x 19.56 x 36.58  mm

Peso: 40 g

Una vez que se tienen todas las especificaciones constructivas del robot se procede a realizar el proceso de fabricación, dicho proceso fue realizado dependiendo de los materiales a utilizar en cada pieza.

 Fabricación de los eslabones, articulaciones y ensamblaje del prototipo 

En primer lugar siguiendo las especificaciones se procedió a realizar la construcción de las articulaciones:

Luego de haber realizado los distintos eslabones y articulaciones,  además de haber adquirido los distintos componentes que conforman el prototipo, se procedió a su ensamblaje, una vez finalizado este proceso el resultado se puede observar en la