Diseño, manufactura y control de movimiento de un prototipo de robot cartesiano con brazo robótico de 5-DOF para su posible aplicación en operaciones de hilatura a nivel laboratorio

Este documento presenta el desarrollo de un prototipo de robot cartesiano con brazo robótico articulado de 5 grados de libertad para su posible aplicación en un proceso de hilatura en húmedo a nivel laboratorio. El sistema mecatrónico se desarrolló empleando diversos elementos de electrónica modular compatibles con una tarjeta Arduino[TM] Mega 2560. El algoritmo de control logra reconocer la posición de los servomotores y la velocidad de los motores para que el prototipo realice un ciclo completo de desplazamientos en 67 s donde se incluye el transporte de un filamento polimérico inmerso en un baño de coagulación por 10 s. El análisis estructural indica que no se presentarán fallas de tensión debido a que la tensión máxima y axial del robot cartesiano resulto de 2.89 MPa mientras que la tensión de von Mises del brazo robótico resulto de 468 MPa, ambas tensiones por debajo de sus límites superiores. Las señales de pulso, del orden de los 4000 +25 ms, de los servomotores resultaron ser consistentes en un 96-98% de repetibilidad y un 3-19% de reproducibilidad. El 40% de las pruebas de extrusión realizadas resultaron satisfactorias ya que se logró el transporte de un filamento polimérico dentro de una solución coagulante.