tarea

Scientia et Technica Año XIV, No 39, Septiembre de 2008. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BRAZO MECÁNICO DE TRES GRADOS DE
LIBERTAD
Design and construction of a three degrees of freedom mechanical arm
RESUMEN
En este artículo se presenta la metodología empleada para el diseño y la
construcción de un robot de tres grados de libertad conconfiguración angular,
cuyos movimientos son definidos por medio de un algoritmo de control
desarrollado en el entorno de MATLAB, e impulsados por medio de dos motores
paso a paso y un cilindro neumático de doble efecto. Se ha seleccionado el
poliuretano de alta densidad como material constructivo del dispositivo, como
consecuencia de la versatilidad de sus propiedades mecánicas.Adicionalmente,
se expone el análisis cinemático realizado así como también el estudio de la
matriz jacobiana asociada al robot.
PALABRAS CLAVES: grados de libertad, configuración angular, poliuretano
de alta densidad, análisis cinemático, matriz jacobiana.
ABSTRACT
In this article is presented the methodology used in the design and construction
of a three degrees of freedom robot with angularconfiguration, whose
displacements are defined by an control algorithm developed under MATLAB
software, and driven by two steepers and one double effect pneumatic cylinder.
High density polyurethane has been selected as construction’s material for the
device, as a result of the versatility of its mechanical properties. Additionally, is
exposed the kinematic analysis as well as the jacobian matrixstudy associated
with the manipulator.

JESÚS OTERO YUGAT
Ingeniero Mecánico
Doctorando
Universidad Politécnica de Cataluña
jesus.otero-yugat@upc.edu
SAGID ENRIQUE RODRÍGUEZ
Ingeniero Mecánico
Ingeniero de Proyectos
NEGROVEN S.A.
sagidenrique@hotmail.com
JOSÉ JAVIER GUTIÉRREZ
Ingeniero Mecánico
Profesor Asistente
Universidad de Carabobo
jgutierr@uc.edu.ve

KEYWORDS: degrees offreedom, angular configuration, high density
polyurethane, kinematic analysis, jacobian matrix.
1. INTRODUCCIÓN.
Un robot es una máquina multifuncional y
reprogramable, diseñada para mover materiales, piezas,
herramientas o dispositivos especiales, o bien levantar
cargas mediante movimientos programados, variables y
controlados. El control de un brazo mecánico puede
realizarse a través de unlazo cerrado por medio de
sensores, que registran constantemente la posición y
permiten tomar una decisión en función de dicha
información. No obstante, en multitud de aplicaciones el
control se puede realizar desde un ordenador, para ello se
precisa de un lenguaje de programación específico con el
cual se desarrolla el software al que responderá la
máquina; tal lenguaje se compone deinstrucciones a las
que responde el manipulador. A este tipo de control se le
conoce como textual [1], y necesita de la intervención de
un operario mediante el empleo del citado ordenador.
Las fuentes de movimiento propician los desplazamientos
realizados por el brazo mecánico. Una de las más usadas
viene representada por el motor eléctrico, el cual
convierte la energía eléctrica en energíamecánica
rotacional, que se utiliza para darle movimiento a los
medios de locomoción. Los más utilizados en la robótica,
Fecha de Recepción: 3 de junio de 2008.
Fecha de Aceptación: 26 de Agosto de 2008.

son los motores de corriente continua, los servomotores y
los motores paso a paso. Sin embargo, también son
usadas aquellas máquinas motrices de índole neumática
que se emplean para controlarmovimientos rápidos
derivados de aire comprimido como fuente de energía; o
bien actuadores hidráulicos empleados cuando se
requiere una gran capacidad de carga junto con una
precisa regulación de velocidad. Por otra parte, la
transmisión de movimiento viene representada por un
arreglo que adecúa la potencia suministrada por las
fuentes, a la potencia requerida por el robot para la...