diseño de producto

Trabajo práctico






Diseño de brazo robótico



Profesor: Belsaguy Alberto Miguel

Alumno: Giraldez Jonatan









Brazo robótico

El brazo robótico tendrá como función principal tomar “latas de picadillo de carne “la cual tienen un peso exacto de 90 gramos, y ubicarlas en una caja rectangular hasta llenarla, repitiendo el ciclo varias veces.
Como se puedeapreciar en la figura este es un brazo que posee cuatro movimientos: Base, antebrazo, brazo y una pinza.
La base posee un movimiento de derecha a izquierda y viceversa, con ángulo de giro generalmente limitado por los cables que conectan al cuerpo del brazo con la base de apoyo.
De todas formas, con un buen diseño es posible alcanzar un ángulo de giro muy cercano a los 360 grados.
Para laconstrucción de este modelo se utilizan 6 motores paso a paso. Uno es utilizado para el movimiento lateral de la base, un segundo, un tercer motor para dar movimiento al brazo y antebrazo. Un cuarto y quinto motor para accionar la muñeca hacia arriba y hacia abajo y también darle giro, y el sexto y último motor para darle aprehensor de la mano.

Los motores del brazo, se ubican principalmente en labase para evitar las cargas con pesos adicionales las extremidades, ya que esto redundaría en tener que usar motores más potentes para lograr mover las mismas.
La conexión mecánica entre los motores y los ejes de cada extremidad se realizan por medio de delgados cables de acero, engranajes y poleas.
La base tiene una longitud 40 cm, la misma construida con una lámina de perfil aluminio.
Sobrela base va a descansar el brazo y lo va a tener un motor paso a paso que hará mover el brazo de izquierda y derecha. La base tiene un peso de 2000 g y una fuerza de 19.6 N.
El antebrazo se conectara con la base, y soportara todo el peso del brazo. Su longitud es de 40 cm y su ancho será de 8 cm.
La construcción es muy parecida a la del brazo con la particularidad de que este debe ser másresistente al tener que cargar con el peso de todo el modelo. Tiene un peso aproximado a 770 g y una fuerza de 7.5 N.
El brazo está unido al antebrazo, está construido de la misma manera que el antebrazo, pero su longitud 30 cm y un ancho de 6 cm.
Estará sujetado en los extremos para colocar los ejes y tendrá uso travesaños hechos de tubos de plásticos huecos para que sea tanto resistente comoliviano.
Un peso estimado de 920 g y una fuerza de 8.8 N.

El brazo diseñado será de la siguiente forma:


Cálculos de torques
Las fórmulas utilizadas para calcular los torques de cada una de las partes son las ecuaciones de la estática, sumatorias de momentos.



Torque 1 : momento (M1 ) en pinza
∑(M1) = 0 = F x d = 4,5 N x 0, 07 m = 0, 315 Nm

Torque 2 : momento ( M2) en brazo∑(M2) = 0 = (F + F1) x d = (4,5 N + 8,8 N) x 0, 07 m = 4Nm

Torque 3 : momento ( M3) en antebrazo

∑(M3) = 0 = (F + F1 + F2) x d = (4,5 N + 8,8 N + 7,5 N) x 0, 4 m = 8,2Nm


Torque 4 : momento ( M4) en base


∑(M4) = 0 = (F + F1 + F2 + F3) x d = (4,5 N + 8,8 N + 7,5 N + 19,6 N) x 0, 4 m = 16Nm

Una vez obtenidos los 4 torques podemos concluir que el torque total será la suma de losmomentos y el mismo tendrá un valor de: 28,5 Nm



Con los torques calculados anteriormente y la tabla de la figura de arriba obtendremos los motores de la base, brazo, antebrazo y pinza.
Motor de la base: Con un torque de 1600 Ncm el tamaño del motor según tabla será de 4.2 pulgadas. Un tamaño de brida de 85. 8 mm de diámetro y una longitud de 163 mm. La corriente que circulara por el motorserá de 6 Amper y una inercia de 14650 gxcm2.
La serie estándar del motor es: 103-H89222-6341 (bipolar)
Motor del antebrazo: Con un torque de 820 Ncm, adoptaremos un torque inmediato que es de 790 Ncm. El tamaño del motor según la tabla de 3.4 pulgadas. El tamaño de la brida es de 85.8 mm de diámetro. Su longitud será 125.9 mm. Por el mismo circula una corriente de 9 Amper y una inercia de...