Proyecto cartesiano

REVISTA FACULTAD DE INGENIERÍA, U.T .A. (CHILE), VOL 11 N° 2, 2003, pp. 11-16

DISEÑO DE UN SISTEMA ROBÓTICO CARTESIANO PARA APLICACIONES INDUSTRIALES
Jorge Rojas V.1 Ingeborg Mahla2 A. Gerardo Muñoz C.1 Daniel Castro A.2

Recibido el 02 de diciembre de 2003, aceptado el 30 de diciembre de 2003

RESUMEN El presente artículo describe los principales aspectos de la formulación del modelo ydel diseño de los sistemas de control y accionamiento, involucrados en el desarrollo del prototipo de un robot industrial estándar denominado Sistema Robótico Cartesiano (SRC). Palabras claves: Robótico, Robótico Industrial,Control del Movimiento, Control de Robot ABSTRACT This paper describes the main aspects of the model formulation and the design of control and electronic systems, that areinvolved in the development of a standard industrial robot, named Cartesian Robotic System (CRS). Keywords: Robotics, Industrial Robotics, Cartesian Robotic System, Motion Control, Robot Control INTRODUCCIÓN El presente trabajo se enmarca en un proyecto de innovación tecnológica ejecutado por la empresa Robotec S.A. con aporte financiero del Fondo Nacional de Desarrollo Tecnológico y Productivo FONTECy la asesoría de la Universidad de Santiago de Chile a través de la Sociedad de Desarrollo Tecnológico. Robotec S.A. es una empresa dedicada al diseño, integración, fabricación y puesta en marcha de sistemas de automatización flexible para la industria manufacturera, que emplea tecnologías de punta en las áreas de ingeniería mecánica, electrónica y software. Esta empresa, aprovechando su know howy conocimiento del mercado, ha identificado una gama de aplicaciones industriales que tiene como base la implementación de un manipulador cartesiano. Sin embargo, transformarse en un proveedor competitivo en una economía global implica, entre otras cosas, contar con un producto estándar. En virtud de lo anterior, la empresa decidió desarrollar el prototipo de un producto estándar denominadoSistema Robótico Cartesiano, en adelante SRC. De esta forma se evita que los costos de desarrollo se traspasen a un solo cliente, y por otro lado, es posible aprovechar las economías de escala en las
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etapas de fabricación y adquisición de componentes comerciales (Robotec, 2001). DESCRIPCIÓN DEL PROTOTIPO El prototipo del SRC es un robot cartesiano de aplicación industrial, que está diseñado paracumplir funciones de manipulación, carga y descarga de objetos. Posteriormente, durante el escalamiento productivo del proyecto, el SRC será adaptado para abarcar otras aplicaciones industriales tales como pintura, soldadura e inspección (Robotec, 2001). La Fig. 1 presenta una vista general del SRC.l. El prototipo está compuesto por los siguientes módulos o subsistemas: estructura mecánica,actuadores, elementos de transmisión, unidad de control de movimiento y efector. Estructura Mecánica Mecánicamente, el robot está formado por una estructura modular tipo gantry, cuya cadena cinemática posee 3 grados de libertad lineales asociados a los ejes X, Y y Z respectivamente. Además, posee un cuarto eje de rotación acoplado a la muñeca del efector. El

ROBOTEC S.A., Av. Doctor Johow 891, Fax2390263, Santiago-Chile, robotec@robotec.cl, unoz@robotec.cl. Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Av. Ecuador 3519, Casilla 10233, Santiago -Chile, imahla@lauca.usach.cl , daniel.castro@usach.cl

Jorge Rojas V., Ingeborg Mahla A., Gerardo Muñoz C.., Daniel Castro A.

volumen de trabajo del SRC, definido por el rango de variación de las coordenadasarticulares, es de 2.50 x 1.50 x 1.80 [m].

La unidad de control de movimiento del SRC está integrada por el controlador, los accionamientos o drivers, los sensores y la interfaz hombre -máquina (Proyecto Fontec, 2002a). El controlador realiza los cálculos y genera las órdenes de movimiento, según la aplicación programada. Por otro lado, los accionamientos operan como interfaz entre el controlador y los...