Omar Rodríguez Páez, Dr. Leonardo Romero Muñoz Diseño y Construcción de un Robot SCARA utlizando Motores de Pasos y CD con escobillas CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE ROBOT SCARA PARA APOYAR A LA FABRICACIÓN DE GUITARRAS DE PARACHO MICH. Omar Rodríguez Páez, Dr. Leonardo Romero Muñoz Facultad de Ingeniería Eléctrica Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

¿Porqué las pequeñas y medianas empresas no utilizan robots? Por el alto costo de adquisición de los robots importados. Por el mantenimiento prohibitivo. Por el alto de costo de desarrollo de software especializado para la aplicación. Ejemplo Pulido de guitarras en una fábrica en EUA. Costo del robot: 45,000USD+importación Costo de la aplicación: 240,000USD+importación

Motivación, objetivo y justificación Mejorar la producción de guitarras de Paracho. Contribuir al impulso e investigación en el área de la robótica en el estado de Michoacán. Vinculación con industrias y empresas nacionales. Creación de una empresa para la fabricación de robots. Mejorar la competitividad para exportar.  

El robot SCARA desarrollado en su etapa inicial.

Segunda versión de robots SCARAs de cuatro grados de libertad desarrollados en la DEP de la FIE de la UMSNH. Arquitectura del Robot Robot SCARA de 4 grados de libertad. Altura 65 cm. Extensión máxima del brazo 50 cm. Peso aprox. 45 Kg Dos motores de cd de pasos. Dos motores de cd con escobillas. Diseño y construcción física realizada por Rafael Cardiel de la compañía Cervantes Co. en Paracho Mich.

Motores de Pasos Unipolares de la marca Mycom. PS4913M-02B, 2 fases, 12V, 1.8A/fase y 800pasos/rev (0.45⁰/paso) . costo de 145.8 USD. .

Motores de CD con escobillas Marca Pittman Lo–Cog DC Servo motor de 24 V, de las series GM8000 y GM9000, dotados de una caja de engranes para reducir la velocidad e incrementar el par. Costo aproximado, 180 US Dls.

SENSORES Encoders Dispositivos que pueden ser utilizados para obtener información de posición y/o velocidad.

Utilizados para la detección de obstáculos por contacto directo. En el robot se usan para detectar los puntos de inicio y final de movimiento. Sensores de límite

Controladores Microcontrolador Módulo Adapt9S12DP256 con el microcontrolador 9S12DP256C de Motorola. Funciones Proporcionar las instrucciones de control de velocidad y posición de los motores Adquirir datos (a través de sensores) Comunicarse con la PC

Circuitos integrados controladores: SLA7062M para los motores de pasos LMD18200 para los motores de CD El robot SCARA

Fuente de alimentación El robot SCARA Fuente de alimentación Se usan 4 fuentes de CD de 24V y una de 5V. Tres transformadores: Transformador de 127/24V, 10A Transformador de 127/24V, 5A Transformador de 127/24V, 2A

Control de movimiento Método de Micropasos Se controla la dirección y amplitud del flujo de la corriente en las bobinas 1 y 2 acorde a las funciones seno y coseno. Es posible dividir un paso básico del motor hasta en 256 micropasos.  

Movimiento de los ejes del robot

Cinemática inversa Se conoce la posición y orientación del elemento terminal. Se desea determinar los ángulos y geometría de los eslabones para alcanzar la posición y orientación de la herramienta. Solución geométrica

Algunos trabajos sobre madera realizados de forma manual, en los cuales el robot podría ayudar Rebajado de la tapa Cortes en las barras de la tapa

Pruebas en el laboratorio

Robot realizando pruebas en el taller de guitarras en Paracho Mich. El estudiante de Maestría Roberto Loaeza esta trabajando en un entorno gráfico para controlar al robot.

Conclusiones y trabajos futuros El robot construido es un prototipo : Características equiparables a los robots SCARA importados. Flexible, robusto, expansible, de plataforma abierta y económico (se cumplió el objetivo). Se construyeron las partes del robot y se dejó listo para el desarrollo de aplicaciones. Con el uso de los motores de pasos controlados mediante el método de micropasos se mejoró la precisión (0.1mm) y repetibilidad. Velocidad de movimiento lenta comparado con los robots importados, pero adecuado para el corte de madera.

Conclusiones y trabajos futuros Debido a la facilidad de controlar los motores de pasos, remplazar los motores de CD por motores de pasos unipolar o bipolar; reduciendo así el costo. Búsqueda de mejoras y el desarrollo de otras aplicaciones. Vinculación con industrias y empresas nacionales. Creación de una empresa para la fabricación de robots.