Diseño y construcción de eslabones, articulaciones y sistema
de transmisión de movimiento
Una
vez seleccionada la configuración del robot deseada, se procede a realizar el
diseño de los eslabones y articulaciones, además de escoger los materiales y
piezas necesarios en la estructura mecánica del robot.
Como
punto de partida se realizó el diseño y construcción de los eslabones,
inicialmente se seleccionó entre distintos tipos de materiales para su
elaboración teniendo en cuenta la necesidad de
que los mismos fuesen de bajo peso para disminuir el torque necesario
por parte de los actuadores, además del entorno donde se llevara a cabo la
utilización final del robot, así como también su durabilidad y costo. Luego de
evaluar distintas opciones se optó por
la utilización de madera MDF (Medium Density Fibreboard) debido a
su costo, durabilidad, bajo peso y posibilidad de trabajarla sin necesidad de
herramientas especiales. Durante la realización del proyecto se utilizó madera
MDF de 3 mm y 9 mm de espesor, en la
tabla 4.1. se muestran las características físicas aproximadas del MDF
estándar:
Espesor (mm)
|
Densidad (Kg/m³)
|
Peso aproximado por tablero (2.44 x
1.22 m)
|
2,5 a 3
|
800
|
7
|
4 a 6
|
780
|
12
|
7 a 9
|
770
|
16
|
10 a 16
|
760
|
23
|
18 a 19
|
755
|
36
|
22 a 25
|
750
|
43
|
28 a 32
|
740
|
66
|
Para
el dimensionamiento de los eslabones del robot se tomó como punto de partida el
alcance total sugerido del brazo
robótico el cual en conversaciones sostenidas con la cátedra se fijó en
aproximadamente 50 cm, teniendo esto presente se procedió a fijar longitudes
estimadas para los eslabones según lo cual se acordaron las dimensiones
siguientes (Todas las dimensiones se
encuentran en centímetros):
Una
vez fijadas las dimensiones de los eslabones se procedió a diseñar las
articulaciones necesarias para proporcionarle el movimiento adecuado al robot.
Sin embargo para llevar a cabo el diseño y construcción de dichas
articulaciones se hizo necesario conocer de antemano la disposición final de los actuadores
encargados de realizar los movimientos del robot, teniendo en cuenta el criterio de colocar los actuadores lo más
cercano posible a la base con la finalidad de disminuir el torque necesario
para mover los eslabones se optó por realizar la combinación de articulaciones
de la siguiente manera:
• Para
la primera articulación se realizó un sistema de transmisión conformado por
engranajes y cadena con la finalidad de aumentar el par a transmitir desde el
actuador hasta la articulación.
•
Para la segunda articulación se realizó un
sistema de transmisión conformado por engranajes y cadena con la finalidad de
realizar la transmisión de potencia
mecánica desde el actuador hasta la articulación.
Siguiendo
este orden de ideas, resulta evidente que para la realización del diseño de los
acoples del primer y segundo eslabón
además de la determinación de los
engranajes y la cadena correspondientes, es necesario conocer las dimensiones
exactas de los actuadores a utilizar, datos que dependen directamente del tipo
de actuador. Para realizar dicha selección es necesario el cálculo de las
fuerzas que intervienen durante el movimiento del prototipo, para ello se hará un cálculo aproximado del par
visualizando las fuerzas aplicadas en los puntos de interés, considerando la
condición más desfavorable durante el uso del prototipo lo cual permitirá la
cuantificación de las fuerzas ejercidas usando datos como peso, dimensiones y
ubicación de los distintos elementos que conforman el robot (ver tabla 4.2. y Fig.
4.9.), a continuación se mostraran los resultados obtenidos de esta
aproximación:
Elemento Peso ( g )
|
Peso de eslabón # 1 140
|
Peso de cadena 150
|
Peso de eje 120
|
Peso de Piñón 80
|
Peso de eslabón # 2 75
|
Peso de servomotor 40
|
Peso de garra 65
|
Peso de la carga 100
|
Comentarios
Publicar un comentario