Robot Scara

E NSAMBLAJE Y CONTROL DE UN ROBOT DE TRES GRADOS DE LIBERTAD TIPO
SCARA (SELECTIVE COMPLIANCE ASSEMBLY ROBOT ARM)
Yadira Boada Acosta
Luis Morales Escobar
Nelson G. Sotomayor O, Msc.
Profesor Principal T/C

Escuela Politécnica Nacional - Ecuador

1 . INTRODUCCIÓN

RESUMEN

La arquitectura de robots tipo
SCARA, está equipada de libertad total de
movimientos en los ejes X y Y perolimitados
severamente en sus desplazamientos en el
eje Z. Es decir, permite ubicar el extremo
de la pinza en cualquier lugar pero siempre
sobre el plano de trabajo. En el eje vertical
Z solo se realizan manipulaciones simples
que habitualmente consisten en presionar y
desplazarse unos pocos centímetros.

El presente trabajo tiene por objeto
el ensamblaje de todos los componentes de
unrobot SCARA de tres grados de libertad,
además del diseño de sus piezas y estudio
de materiales. El Robot SCARA cuenta con
tres eslabones unidos por dos articulaciones
de tipo revoluta y una prismática, las cuales
le proporcionan la movilidad al manipulador.
Abarca un espacio de trabajo planar XY
cuyos límites varían desde los puntos (14,14)cm hasta (-14,-14)cm formando un
medio arco, y sutercera articulación
prismática, hace que el efector final, en este
caso una pinza controlada por dos
servomotores, se deslice verticalmente en el
plano Z, hasta alcanzar su objetivo.

Los SCARA son de estructura
ergonómica y su control es relativamente
simple, combinando así, su versatilidad
física y su programación con un moderado
grado de complejidad debido a que no
poseen demasiadosgrados de libertad,
convirtiéndose en los favoritos en cuanto a
aplicaciones industriales se refiere.

Mediante técnicas de control PID
para los tres motores de DC que
representan las articulaciones, se ha
buscado la regulación y seguimiento de
tareas definidas por el programador, como
son: la colocación del efector final en una
posición deseada y la generación de
trayectoriaspreviamente establecidas; todo
esto mediante el uso de programación en
alto nivel y una interfaz de usuario en la PC,
que se comunica con el robot SCARA, a
través de una tarjeta de adquisición de
datos.

Estos manipuladores son una opción
diseñada y ampliamente utilizada, en tareas
tales como soldadura, pulida, atornillada,
clasificación de productos, fabricación de
productos de electrónica deconsumo, entre
otras, propias del sector productivo, donde
el ser humano debe desarrollar labores más
complejas y aprovechar al máximo las
bondades que los prototipos robóticos
ofrecen.

1

de traslación como se muestra en la
ecuación (1) [2].

(1)

donde, Cθ = cosθ, Sθ = senθ

Figura 1. Robot SCARA, tomado de

Utilizando el Algoritmo de Denavit Hartenberg se establece losparámetros α,
θ, d y a, requeridos para la transformación
homogénea anterior. De acuerdo a los tres
grados de libertad del SCARA, estos
parámetros quedan definidos como se
muestra en la Tabla 1.

[1]

2. MODELO
GEOMÉTRICO
DIRECTO DEL ROBOT SCARA

ESLABON ai
1
0
2
a2
3
a3

En cualquier instante de tiempo, la
posición del efector final del robot es
q¡=[θ1,θ2,q3]T y e xisten variasformas para
localizar a cada uno de los eslabones del
robot.
Se requieren parámetros de
traslación y de rotación que deben ser
obtenidos en base a la trayectoria o posición
deseada, dependiendo también de la
geometría propia del robot SCARA.
El
Modelo Geométrico Directo (MGD) permite,
calcular las coordenadas de rotación o
ángulos a moverse q1,q2,…,qn (n depende
del número de grados delibertad),
utilizando los pares de puntos cartesianos
(x,y) a los que el efector final debe llegar.
Una de estas técnicas se conoce como
Transformación de Matrices Homogéneas,
formada por una matriz de rotación y otra

αi
0
0
0

di
d1
0
q3

θi
θ1
θ2
0

Tabla 1. Parámetros del SCARA, usando
Algoritmo de D-H
Si se reemplazan estos valores de
manera iterativa en la matriz de...