Como hacer un brazo robótico avanzado

10º Congreso Nacional de Mecatrónica
Noviembre 3 y 4, 2011. Puerto Vallarta, Jalisco.

Brazo Robótico Actuado por Músculos Neumáticos
Aguirre Cerrillo Fabio Abel, Villarreal Gutiérrez Mario Raúl,
Bautista Quintero Ricardo y Santiesteban Cos Raúl
Departamento de Metal-Mecánica, Instituto Tecnológico de Culiacán
Juan de Dios Batiz s/n, Col. Guadalupe, C.P. 80220, Culiacán, Sinaloa, MéxicoTel (667)7133804, E-mail: fabio.aguirre@itculiacan.edu.mx

Resumen

Significa entonces que es sumamente
importante que las instituciones de educación
superior formen alumnos altamente competentes para
afrontar la vida profesional. Para que los alumnos
sean un capital humano de calidad es indispensable
que las instituciones cuenten con equipo didáctico
para trabajar en los laboratorios.En este trabajo se presenta la construcción de
un brazo robótico de 2 grados de libertad para ser
usado como prototipo de equipo didáctico. Se
describe el funcionamiento de los actuadores
utilizados en el movimiento del prototipo, esto es,
músculos neumáticos. Se muestra la construcción del
prototipo y la forma en que realiza los movimientos,
flexión y extensión. El músculo neumático escontrolado
por medio de válvulas neumáticas
proporcionales. El sistema de control es por
retroalimentación y se utiliza un control del tipo PID.

El presente trabajo presenta la construcción
de un brazo robótico que tiene
dimensiones
antropomórficas con movimientos de flexión y
extensión para ser utilizado como equipo didáctico.

Palabras clave: Brazo robótico, músculo neumático,movimientos, control PID.

2. El brazo humano

1. Introducción

En la figura 1 se muestra un brazo humano
junto con los movimientos que puede realizar
representados por los ángulos θ1 a θ7. Los rangos de
movilidad se muestran en la tabla 1 [3].

Desde las eras primitivas que se tiene registro,
el ser humano siempre ha tenido un gran interés por
el conocimiento. Los principios físicos,químicos, el
universo, la biología, entro otros muchos más. El
cuerpo humano no es la excepción y siempre se ha
querido emular los movimientos, características y
funcionalidad de todas y cada una de sus partes.
En la mecatrónica y en la robótica se ha
aprovechado todo el conocimiento posible para lograr
similitudes con el ser humano al inspirarse en la
naturaleza. Robots antropomórficos comoZwei Arm
Roboter (ZAR) de la Universidad Técnica de Berlín
[1] y el Airic's_arm de Festo [2] son solo algunos
ejemplos que abre nuevas posibilidades de desarrollo.

Figura 1. Movimientos del brazo humano.
Tabla 1. Rangos de movilidad del brazo humano ( ° ).

La
Robótica
es
una
tecnología
multidisciplinaria. Hace uso de todos los recursos de
vanguardia de otras ciencias afines, quesoportan una
parcela de su estructura. Destacan las siguientes:
Mecánica, Cinemática, Dinámica, Matemáticas,
Automática, Electrónica, Informática, Energía y
actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos.

Asociación Mexicana de Mecatrónica A.C.

Hombro
Codo
Muñeca

109

θ1
θ2
θ3
θ4
θ5
θ6
θ7

-180 a 50
-90 a 90
-90 a 0
0 a 145
-90 a 90
-55 a 25
-70 a 90

InstitutoTecnológico Superior de Puerto Vallarta

10º Congreso Nacional de Mecatrónica
Noviembre 3 y 4, 2011. Puerto Vallarta, Jalisco.

El músculo humano es el elemento encargado
de generar los movimientos. El músculo humano se
une a las articulaciones de los huesos por medio de
los tendones. Por ejemplo, si el músculo bíceps se
contrae, se genera un movimiento giratorio en el codo
tal y como lomuestra la figura 2. El músculo tríceps
se relaja en el movimiento.

o líquidos, su forma es cilíndrica y la relación entre la
fuerza y la masa es de aproximadamente 400:1 [5].
Generalmente, el músculo neumático está
compuesto por un tubo flexible contráctil. El tubo
flexible está formado por una goma estanca y
resistente a la presión. Además tiene una capa de
fibras altamente resistentes...