Robot manupulador mini kuka con control por app y labview

1. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT DE
CONFIGURACIÓN ANTROPOMÓRFICA CONTROLADO
VÍA BLUETOOTH MEDIANTE SERVOS PARA EL
LABORATORIO DE MECATRÓNICA DE LA
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE SEDE-
LATACUNGA
Autor:
Ing. Lenin Jiménez Torres
QUITO - ECUADOR

2. CONTENIDO
RESUMEN....................................................................................................................... 4
1. TEMA....................................................................................................................... 6
2. OBJETIVOS............................................................................................................. 6
3. RESPONSABLES DEL PROYECTO..................................................................... 6
4. COLABORADOR CIENTÍFICO ............................................................................ 6
5. ÁREA DE INFLUENCIA........................................................................................ 6
6. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN................................................................................ 7
7. SUBLÍNEA DE INVESTIGACIÓN........................................................................ 7
8. PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN ..................................................................... 7
9. GRUPO DE INVESTIGACIÓN .............................................................................. 7
10. RED DE INVESTIGACIÓN................................................................................. 7
11. MATERIALES Y EQUIPOS................................................................................ 7
12. ANTECEDENTES ................................................................................................ 8
12.1 MANIPULADORES..................................................................................................... 8
12.2 ROBOTS INDUSTRIALES ......................................................................................... 8
12.3 BRAZOS ROBÓTICOS KUKA KR5 ........................................................................ 14
12.3.1 Componentes de un manipulador robótico ...................................................... 14
13. PROCEDIMIENTO ............................................................................................ 17
A. Diseño CAD del Brazo Robótico ........................................................................... 17
B. Diseño del Sistema Eléctrico – Electrónico ........................................................... 23
C. Simulación del Brazo Robótico.............................................................................. 26
D. Desarrollo de Aplicación Android.......................................................................... 30
E. Programación.......................................................................................................... 32
F. Implementación del Brazo Robótico ...................................................................... 33
14. PRESUPUESTO.................................................................................................. 35

3. 15. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO................................................................ 36
17. RECOMENDACIONES ..................................................................................... 49
18. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................. 49
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Robot manipulador............................................................................................. 8
Figura 2 Elementos estructurales de un robot industrial ................................................. 9
Figura 3 Semejanza de un manipulador con la anatomía humana (Gonzáles, 2016)....... 9
Figura 4 Grados de libertad de un brazo robótico (Gonzáles, 2016).............................. 10
Figura 5 Representación de conceptos de resolución, precisión y repetibilidad .......... 12
Figura 6 Punto terminal de un manipulador.................................................................. 13
Figura 7 Brazo robótico KUKA KR5............................................................................. 14
Figura 8 Componentes de un manipulador robótico (KUKA Roboter, 2008) ............... 14
Figura 9 Partes constructivas del brazo robótico. (KUKA Roboter, 2008) ..................... 15
Figura 10 Armario de control (KUKA Roboter, 2008)..................................................... 16
Figura 11 Vista frontal y posterior del KCP................................................................... 17
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Volumen de trabajo de robots de distintas configuraciones.............................. 11
Tabla 2. Presupuesto y financiamiento........................................................................... 35

4. RESUMEN
El presente proyecto muestra el diseño e implementación de un brazo robótico de
configuración antropomórfica de 5 grados de libertad a escala, la parte de control
cuenta con servomotores para cada articulación, la programación se la realiza a través
de una tarjeta Arduino que se encarga de generar los anchos de pulso para mover a
una posición especifica el modelo. La primera etapa muestra la simulación del
movimiento y comportamiento del diseño CAD con el uso del software Matlab
conectado a SolidWorks; La segunda etapa desarrolla la implementación física del
modelo y su funcionamiento real.
PALABRAS CABLE
Servomotores, antropomórfico, Arduino

5. ABSTRACT
The present project shows the design and implementation of a robotic arm of
anthropomorphic configuration of 5 degrees of freedom to scale, the control part has
servomotors for every joint, the programming realizes it across a card Arduino that
takes charge generating the broad ones of pulse to move to a specific position the
model. The first stage shows the simulation of the movement and behavior of the
design CAD with the use of the software Matlab connected to SolidWorks; The
second stage develops the physical implementation of the model and his royal
functioning.
KEYWORDS
Servomotors, anthropomorphic, Arduino

6. 1. TEMA
Diseño e implementación de un robot de configuración antropomórfica a escala
controlado vía bluetooth mediante servos para el laboratorio de Mecatrónica de la
universidad de las fuerzas armadas ESPE sede-Latacunga.
2. OBJETIVOS
 Analizar las características técnicas robot KUKA KR5.
 Diseñar un brazo robótico en software CAD
 Realizar la manufactura en impresión 3D del CAD del brazo robótico
 Realizar el ensamble del brazo robótico
 Diseñar una aplicación Android que controle la motricidad del brazo robótico
 Programar la placa controladora Arduino del brazo robótico
 Realizar pruebas de funcionamiento del brazo robótico
 Determinar la capacidad de carga máxima del brazo robótico.
3. RESPONSABLES DEL PROYECTO.
Jiménez Torres, Lenin Eduardo
4. COLABORADOR CIENTÍFICO
Ing. Fabricio Pérez
5. ÁREA DE INFLUENCIA
Ecuador, Provincia de Cotopaxi, Catón Latacunga, La Matriz, Laboratorio de
Mecatrónica de la Universidad de las fuerzas Armadas ESPE Sede-Latacunga; sector
tecnológico, automatización.

7. 6. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Automática y Control
7. SUBLÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Robótica
8. PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN
N/A
9. GRUPO DE INVESTIGACIÓN
N/A
10. RED DE INVESTIGACIÓN
N/A
11. MATERIALES Y EQUIPOS
1. Software CAD
2. Software Proteus – diseño electrónico
3. Servomotores Tower Pro MG 996r
4. Módulo Bluetooth HC 05
5. Placa Arduino Uno R3
6. Placa SSC 16
7. Fuente de alimentación externa de 5-12v de hasta 25 A, de corriente constante
8. Impresiones 3D
9. Tornillos, pernos, elementos adhesivos (silicona)
10. Correa abrazadera de plástico
11. Cables sólidos n° 24
12. Smartphone

8. 12. ANTECEDENTES
12.1 MANIPULADORES
Un manipulador es un mecanismo formado generalmente por elementos en serie,
articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y
puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico.
(Gonzáles, 2016)
Figura 1 Robot manipulador
Un robot manipulador es un automático servo-controlado, reprogramable, polivalente,
capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo
trayectorias variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas. Normalmente
tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control
incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno.
Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a
otra sin cambios permanentes en su material.
12.2 ROBOTS INDUSTRIALES
Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover
materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según trayectorias variables,
programadas para realizar tareas diversas. (Gonzáles, 2016)
Estructura de los robots industriales
Un manipulador robótico consta de una secuencia de elementos estructurales rígidos,
denominados enlaces o eslabones, conectados entre sí mediante juntas o articulaciones,
que permiten el movimiento relativo de cada dos eslabones consecutivos.

9. Figura 2 Elementos estructurales de un robot industrial
Una articulación puede ser:
 Lineal (deslizante, traslacional o prismática), si un eslabón desliza sobre un eje
solidario al eslabón anterior.
 Rotacional, en caso de que un eslabón gire en torno a un eje solidario al eslabón
anterior.
A los manipuladores robóticos se les suele denominar también brazos de robot por la
analogía que se puede establecer, en muchos casos, con las extremidades superiores del
cuerpo humano.
Figura 3 Semejanza de un manipulador con la anatomía humana (Gonzáles, 2016)
Los principales parámetros que caracterizan a los robots industriales son:
Número de grados de libertad
Se denomina grado de libertad (g.d.l.) a cada una de las coordenadas independientes que
son necesarias para describir el estado del sistema mecánico del robot (posición y
orientación en el espacio de sus elementos). Normalmente, en cadenas cinemáticas
abiertas, cada par eslabón-articulación tiene un solo grado de libertad, ya sea de rotación

10. o de traslación. Pero una articulación podría tener dos o más g.d.l. que operan sobre ejes
que se cortan entre sí.
Figura 4 Grados de libertad de un brazo robótico (Gonzáles, 2016)
Capacidad de posicionamiento del punto terminal.
Se concreta en tres magnitudes fundamentales: resolución espacial, precisión y
repetibilidad, que miden el grado de exactitud en la realización de los movimientos de un
manipulador al realizar una tarea programada.
Capacidad de carga
Es el peso que puede transportar el elemento terminal del manipulador. Es una de las
características que más se tienen en cuenta en la selección de un robot dependiendo de la
tarea a la que se destine.
Velocidad
Es la máxima velocidad que alcanzan el PT y las articulaciones.
Espacio de accesibilidad o espacio (volumen) de trabajo.
Es el conjunto de puntos del espacio accesibles al punto terminal, que depende de la
configuración geométrica del manipulador. Un punto del espacio se dice totalmente
accesible si el PT puede situarse en él en todas las orientaciones que permita la
constitución del manipulador y se dice parcialmente accesible si es accesible por el PT
pero no en todas las orientaciones posibles. En la figura inferior se aprecia el volumen de
trabajo de robots de distintas configuraciones.

11. Tabla 1 Volumen de trabajo de robots de distintas configuraciones
CONFIGURACIÓN
GEOMÉTRICA
ESTRUCTURA
CINEMÁTICA
ESPACIO DE
TRABAJO
EJEMPLO
CARTESIANOS
CILÍNDRICO
POLAR
ESFÉRICO
SCARA

12. PARALELO
Las ventajas del robot frente a otras máquinas, en muchas de las aplicaciones actuales, se
basan además de en la flexibilidad y velocidad, en el bajo error de posicionamiento con
el que realizan su trabajo. Para la definición de este error es necesario tener en cuenta tres
conceptos complementarios entre sí, como son: la precisión, la repetibilidad y la
resolución. De entre los tres, el dato normalmente suministrado por los fabricantes es el
de repetibilidad y éste es el utilizado a la hora de seleccionar un robot u otro por su
exactitud.
Resolución
Mínimo incremento que puede aceptar la unidad de control del robot. Su valor está
limitado por la resolución de los captadores de posición y convertidores A/D y D/A, por
el número de bits con www.infoPLC.net 3-7 Robótica General los que se realizan las
operaciones aritméticas en la CPU. y por los elementos motrices, si éstos son discretos
(motores paso a paso, sistemas neumáticos todo nada, etc.) o no.
Figura 5 Representación de conceptos de resolución, precisión y
repetibilidad

13. Precisión
Distancia entre el punto programado (normalmente de manera textual) y el valor medio
de los puntos realmente alcanzados al repetir el movimiento varias veces con carga y
temperatura nominales. Su origen se debe a errores en la calibración del robot (punto de
sincronismo por ejemplo), deformaciones por origen térmico y dinámico, errores de
redondeo en el cálculo de la transformación cinemática (especialmente en las cercanías
de puntos singulares), errores entre las dimensiones reales y teóricas del robot, etc.
Repetibilidad
Radio de la esfera que abarca los puntos alcanzados por el robot tras suficientes
movimientos, al ordenarle ir al mismo punto de destino programado, con condiciones de
carga, temperatura, etc., iguales (normalmente se considera la banda que abarca el 99%
de los puntos respecto a la media.) El error de repetibilidad es debido fundamentalmente
a problemas en el sistema mecánico de transmisión como rozamientos, histéresis
(holguras), zonas muertas (backlash). El error de repetibilidad tiene especial importancia
en aquellos robots que son programados por aprendizaje, pues entonces no afectan los
debidos a la resolución ni precisión. Los valores normales de error de repetibilidad de
robots industriales comerciales varían entre los ±2 y
±0,01 mm, llegando incluso a ±0,001mm.
Elemento terminal o actuador final
Una herramienta especial que permite al robot de uso general realizar una aplicación
particular, que debe diseñarse específicamente para dicha aplicación: una herramienta de
sujeción, de soldadura, de pintura, etc. El punto más significativo del elemento terminal
se denomina punto terminal (PT). En el caso de una pinza, el punto terminal vendría a
ser el centro de sujeción de lamisma.
Figura 6 Punto terminal de un manipulador

14. 12.3 BRAZOS ROBÓTICOS KUKA KR5
KUKA es una empresa especializada en la producción de robot industriales. El brazo
robótico KUKA KR5 es usado para operaciones de ensamblaje, fundición a presión,
máquinas de desbarbado, soldadura a gas, soldadura por arco, y pintado en spray. Es un
robot cuyo brazo tiene como mínimo tres articulaciones rotatorias. (Wikipedia.org, 2017)
Figura 7 Brazo robótico KUKA KR5
12.3.1 Componentes de un manipulador robótico
Figura 8 Componentes de un manipulador robótico (KUKA Roboter, 2008)
El sistema del robot está formado por los siguientes componentes:
 Brazo (1)
 Muñeca central (2)

15.  Brazo de oscilación (3)
 Columna giratoria (4)
 Base (5)
 Armario de control (6)
 Cables de union (7)
Componentes de un brazo robótico
En la Figura 9 podemos apreciar una comparación entre las partes de un brazo robótico y
las partes de un brazo humano, podemos deducir que sus movimientos serán similares
dado la similitud de su diseño. (KUKA Roboter, 2008)
ITEM PARTE DESCRIPCIÓN
1 Brazo El brazo es el vínculo entre la muñeca en línea y el
brazo articulado. Contiene los motores de la muñeca
ejes A 4, A y 5 A 6 y el motor de eje principal A 3.
El brazo es impulsado por el motor de eje 3. El
ángulo máximo de giro admisible está limitado
mecánicamente por un tope para cada dirección, más
y menos. Los tampones asociados están unidos al
brazo de enlace.
2 Muñeca El robot está equipado con una muñeca de 3 ejes. La
muñeca contiene ejes 4, 5 y 6. Para adjuntar efectores
Figura 9 Partes constructivas del brazo robótico. (KUKA Roboter, 2008)

16. finales (herramientas), la muñeca en línea tiene una
brida de montaje.
3 Columna giratoria La columna giratoria alberga los motores de los ejes
1 y 2. El movimiento de rotación del eje 1 se realiza
por la columna giratoria. Esto se atornilla a la
estructura de base a través de la unidad de engranaje
de eje 1 y es accionado por un motor en la columna
giratoria. El brazo de enlace también está montado
en la columna giratoria.
4 Base del robot El bastidor de base es la base del robot. Se atornilla
a la base de montaje. El tubo flexible para las
instalaciones eléctricas se sujeta al bastidor de base.
También se encuentra en la estructura de base es la
caja de conexiones del cable de control.
5 Brazo oscilante El brazo de enlace es el conjunto situado entre el
brazo y la columna giratoria. Se compone del cuerpo
de brazo de enlace.
6 Instalación eléctrica Las instalaciones eléctricas incluyen todos los cables
del motor y de control para los motores de los ejes 1
a 6. Todas las conexiones se implementan como
conectores con el fin de permitir que los motores que
se intercambiarán de forma rápida y fiable.
Unidad de control del sistema de manipulación
El armario de control (Figura 10) contiene la electrónica de potencia y la lógica de control
del robot a excepción del interruptor principal de encendido, todos los elementos de
mando de la unidad de control están alojados en la unidad manual de programación KCP.
(KUKA Roboter, 2008)
Figura 10 Armario de control (KUKA Roboter, 2008)

17. Unidad manual de programación KCP
El KCP (KUKA Control Panel) es la unidad manual de programación del sistema del
robot. El KCP contiene todas las funciones necesarias para el manejo y la programación
del sistema del robot. (KUKA Roboter, 2008)
Figura 11 Vista frontal y posterior del KCP
13. PROCEDIMIENTO
A. Diseño CAD del Brazo Robótico
1. Se inicia el modelado en solidworks en base a un Brazo robo KUKA original,
como se muestra en la figura

18. 2. El modelado de cada pieza se lo realiza con la opción de Part, como lo muestra la
figura.
3. Se toma en cuenta para el modelado de las articulaciones que debe acoplarse los
servomotores Tower Pro MG 995 para la columna giratoria, la base el brazo y el
antebrazo. Para las articulaciones de la muñeca y la pinza se emplea el servomotor
Tower Pro SG 90r. emplear las dimensiones de los mismos como se muestra en
la figura

19. 4. Cada parte deberá estar basada en el brazo kuka comercial, es decir se tendrá:
a. Base Robot

20. b. Columna Giratoria
c. Brazo oscilante
d. Antebrazo

21. e. Muñeca
f. Gripper Opcional (no incluido)
5. El ensamble de las piezas se realiza en la opción de Assamble, como lo muestra
la figura.

22. 6. Se añaden restricciones solo de concentricidad y coincidencia puesto que si se
crean más restricciones creara conflicto en la simulación
7. Dentro del ensamble de Solidworks se coloca los motores, los mismos que
servirán para la simulación. El robot tiene 5 grados de libertad, por lo tanto se
coloca 5 motores en cada eje.

23. B. Diseño del Sistema Eléctrico – Electrónico
8. Para diseñar el sistema eléctrico electrónico nos ayudaremos del software Proteus
donde se considera los parámetros del brazo robot como los siguientes:
a. Tipo de Control:
 Nombre: De posición proporcional PWM
 Tipo: Remoto vía Bluetooth
b. Tipo - Número Actuadores:
 Actuador: Servomotor Tower Pro MG 996r
 Especificaciones:
o Voltaje de operación: 4.8 V a 7.2 V
o Velocidad de operación: 0.17 s/60º (4.8 V), 0.14 s/60º (6
V)
o Torque detenido: 9.4 kgf∙cm (4.8 V ), 11 kgf∙cm (6 V)
o Con doble cojinete
o Ángulo de rotación: 120º aprox.
o Banda muerta: 5 μs
o Peso: 55 g
o Dimensiones: Largo 40.7 mm, ancho 19.7 mm, altura 42.9
mm aprox.
o Largo del cable: 31 cm aprox.

24. o Con piñonería metálica
o Incluye 2 brazos o cuernos (horns), 1 disco, tornillo de
sujeción, 4 tornillos para montaje del servo, 4 gomas de
suspensión, 4 ribetes metálicos para las gomas, y cable de
conexión con conector
o Conector universal tipo "S" compatible con la mayoría de
receptores incluyendo Futaba, JR, GWS, Cirrus, Blue Bird,
Blue Arrow, Corona, Berg, Spektrum y Hitec, entre otros
 Número: 4, dado los grados de libertad seleccionados
c. Sensor Transmisor:
 Nombre: Módulo Bluetooth HC 05
 Tipo: Transmisor bluetooth
 Especificaciones:
o Especificación bluetooth v2.0 + EDR (Enhanced Data
Rate)
o Puede configurarse como maestro, esclavo, y esclavo con
autoconexión (Loopback) mediante comandos AT
o Chip de radio: CSR BC417143
o Frecuencia: 2.4 GHz, banda ISM
o Modulación: GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)
o Antena de PCB incorporada
o Potencia de emisión: ≤ 4 dBm, Clase 2
o Alcance 5 m a 10 m
o Sensibilidad: ≤ -84 dBm a 0.1% BER
o Velocidad: Asincrónica: 2.1 Mbps (max.)/160 kbps,
sincrónica: 1 Mbps/1 Mbps
o Seguridad: Autenticación y encriptación (Password por
defecto: 1234)
o Perfiles: Puerto serial Bluetooth
o Módulo montado en tarjeta con regulador de voltaje y 6
pines suministrando acceso a VCC, GND, TXD, RXD,
KEY y status LED (STATE)
o Consumo de corriente: 50 mA

25. o El pin RX del módulo requiere resistencia de pull-up a 3.3
V (4.7 k a 10 k). Si el microcontrolador no tiene resistencia
de pull-up interna en el pin Tx se debe poner externamente.
o Niveles lógicos: 3.3 V. Conectarlos a señales con voltajes
mayores, como por ej. 5 V, puede dañar el módulo
o Voltaje de alimentación: 3.6 V a 6 V
o Dimensiones totales: 1.7 cm x 4 cm aprox.
o Temperatura de operación: -20 ºC a +75 ºC
d. Placa Controlador:
 Nombre: Arduino UNO R3
 Tipo: Placa controladora Atmel
 Especificaciones:
o Microcontrolador ATmega328.
o Voltaje de entrada 7-12V.
o 14 pines digitales de I/O (6 salidas PWM).
o 6 entradas análogas.
o 32k de memoria Flash.
o Reloj de 16MHz de velocidad.
9. Dadas las especificaciones del ítem anterior, nos valdremos del siguiente
diagrama para el sistema eléctrico electrónico del brazo robótico, donde se
aprecia:
a. 4 Servomotores conectados directo + 1 entrada para accesorio
b. Placa Arduino UNO
c. Módulo HC 05
d. Comando por aplicación Android

26. C. Simulación del Brazo Robótico
10. Se crea un nuevo proyecto en blanco para la comunicación entre labview y
solidworks.

27. 11. Dar clic derecho en My computer y seleccionar el ensamble a ser simulado. A
continuación se observa que dentro del proyecto se tiene el ensamble listo para
ser configurado.

28. 12. Clic derecho para añadir los ejes que serán utilizado dentro del entorno de
Labview.

29. 13. Dentro de entorno de labview se tiene que ingresar un loop, para este caso uno
time loop, el mismo que permite sincronizar la comunicación entre los dos
softwares.
14. De la librería implementada Softmotion, se utiliza para el control del movimiento
el bloque Straingh-line, el mismo tiene dos parámetros el de velocidad que será
constante y el de posición que será el controlado desde en entorno labview.

30. 15. Se utiliza un controlador Knob para el control de posición del robot, y dentro del
bloque se utiliza el método absoluto.
D. Desarrollo de Aplicación Android
16. Para el desarrollo de la aplicación se emplea el estudio de diseño de Autodesk
APP inventor 2

31. 17. Se inserta los botones que corresponden al control manual de cada servomotor (5
en total) donde se maneja un incremento de +-5 grados por pulso del comando
correspondiente. Además se inserta el anexo Bluetooth disponible en el menú
Connectivity.
18. La programación se la realiza en blocks donde se realiza el enlace del dispositivo
al módulo bluetooth y el envío del mando por pulso de cada push Button, donde
se identifica a cada mando por un número empezando desde el 1 al 10; dichos
números serán receptados y procesados de acuerdo a la programación en Arduino.

32. E. Programación
19. La programación se la realiza en la id de Arduino, donde se inicializa la emisión
y recepción del módulo bluetooth y la orden dependiendo del dígito seleccionado
que van de acuerdo al push button del 1 al 10, el anexo de cada servomotor y la
limitación del campo de acción de los mismos.

33. F. Implementación del Brazo Robótico
20. Para la manufactura del brazo robótico se emplea Impresión 3D, donde el
producto final es el ensamble de los elementos

34. 21. Para montar los circuitos se emplea cable sólido n° 24 directamente sobre la placa
Arduino y con los correspondientes servomotores, los mismos que serán
alimentados por una fuente externa
22. Se direcciona la alimentación a una placa SSC 16, con el fin de un mejor orden y
facilidad de manipulación de los elementos.

35. 23. Para arreglar el cableado nos ayudaremos de correas abrazaderas plásticas
14. PRESUPUESTO
El financiamiento en su totalidad del proyecto será por parte de los integrantes del grupo
Tabla 2. Presupuesto y financiamiento
LISTA DE INTRUMENTOS UNIDADES
P.
UNITARIO
TOTAL
Base de madera 500x600mm 1 5.00 5.00
Piezas impresas en 3D 1 186.00 186.00
Driver PCA9685 16 channel 12 bit PWM 1 20.00 20.00
Servo Tower Pro MG996 3 17.00 51.00
Servo Tower Pro Sg90 1 4.50 4.50
Fuente de computador 5v 25A 1 45.00 45.00
Correas plásticas 1 2.50 2.50
Manguera flexible 2.5m 1 3.50 3.50
Barras de silicón 6 0.30 1.80
Tornillos M3-M4 10 0.05 0.50
Cables de varios colores 1m 15 0.10 1.50

36. Pines hembra para protoboard 25
unidades
1 0.80 0.80
Pintura aerosol Plateada 1 4.00 4.00
Taipe color negro 1 0.60 0.60
TOTAL 326.70
OTROS GASTOS MESES
Herramientas - 100.00 100.00
Ordenador 1 600.00 600.00
Consumo eléctrico 1 - 10.00 10.00
Internet por mes 1 - 27.00 27.00
Material de oficina - 50.00 50.00
Transporte y movilidad 1 - 80.00 80.00
Filmadora, Cámara fotográfica 1 280.00 280.00
TOTAL 1247.00
15. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO
A. Del diseño mecánico
Para el efecto del análisis de posibles interferencias, choques, des acoples, nos valdremos
del mismo software CAD de Solidworks mediante su herramienta de Análisis de
interferencias.
En la siguiente figura se puede observar que en el menú de Evaluate se encuentra la opción
de Interference Detection, aquí se puede determinar si hay choques, des acoples, malas
junturas, errores de diseño.

37. Del análisis dinámico de interferencias por software se determina que no existen errores
de diseño.
B. Contraste del diseño
En la figura se muestra el diseño del robot kuka ensamblado y su gran parecido con el
comercial KUKA Bt2.0
C. Alcances y Dimensiones
Los alcances están determinados por las longitudes finales del ensamble, para ello nos
valdremos de la herramienta del software Solidworks, Measure en el menú de Evaluate

38. Para poder medir los alcances se considerarán las posibles posiciones extensibles del
robot, por ende tendremos que extenderlo en todas las direcciones y sumar las distancias
variantes del mismo.
Posición Horizontal 1:
De la figura anterior se determina una distancia al centro D1=326.25mm
Posición Horizontal 2:

39. De la figura anterior se determina una distancia al centro D=17cm
Alcance Horizontal total
De la figura se determina el rango total de alcance horizontal D=43.9cm
Alcance vertical
Se observa de la figura anterior que el alcance vertical máximo es de 48.8cm

40. D. De la Simulación
El programa tiene un selector el mismo que al estar en estado On, permite mover al
brazo por medio de perilla y si está en estado Off se puede mover en pasos de uno. En
el panel de control se puede visualizar finales de carrera al igual que su posición, y un
paro de emergencia.
Dentro del panel de diagrama de bloques se utilizó de la librería Softmotion, el bloque
Straight-Line, el cual permite la comunicación entre Labview y Solidworks.

41. Dentro del proyecto se inicia la simulación del ensamble dentro de solidworks.

42. Se observa que dentro de solidworks la barra de simulación empieza a correr.
Dentro de Labview se inicia la simulación.

43. Se activa el pulsador de selector para mover al robot por medio de las perillas. A
continuación se mueve cada perilla verificando que el robot se mueva.

44. Se mueve las perillas a otra posición verificando que el robot se mueva a la posición
indicada.
El tiempo de respuesta para la comunicación entre Labview y Solidworks depente del
selector, si el selector esta desactiva entra en el modo a pasos, para este modo se tiene
que el tiempo de respuesta es muy lento, como el movimiento es por pasos cada paso
que se ingrese dentro de labview tiene a esperar hasta que solidworks pueda responder.

45. Para el otro modo del selector, se tiene el por perillas, este tiene a ser más rápido, ya que
solo con mover las perillas a la posición deseada el tiempo de respuesta es solo para la
posición seleccionada.
E. Del Control
El control es directamente proporcional al mando remoto de la aplicación, cuya
sensibilidad es de +-5°, donde su posición inicial es de 90° para los actuadores A y B,
mientras para los actuadores C y D es de 0°, como se muestra en la figura a continuación

46. En la figura se observa un posicionamiento acorde a los ejes coordenados, lo cual indica
un correcto posicionamiento del brazo robótico
F. Capacidad de Carga
La capacidad de carga se ha medido mediante pruebas en base a pesos graduados.
El peso considerado es de gr, de una arandela de 10.5 gramos como se muestra en la
siguiente figura:

47. El peso máximo permitido por el actuador B, es de 5 arandelas, es decir 52.5 gramos.
Mientras que el peso máximo permitido por el actuador C es de 6 arandelas, es decir de
63 gramos.
G. De Funcionalidad
Para efectos demostrativos se ha seleccionado trazar una curvatura mediante el empleo
de un puntero de carbón sobre una hoja blanca para observar la precisión del brazo en su
trayectoria. Los resultados se muestran a continuación:

48. Como se muestra la curva trazada sobre la hoja, es muy precisa, lo cual da una gran
fiabilidad de la función del brazo robótico.
16. CONCLUSIONES
 El software CAD SolidWorks tiene herramientas para el análisis del diseño
mecánico y evaluación de choques.
 La carga máxima sobre el actuador B es de 52.5 gramos
 La carga máxima sobre el actuador C es de 63 gramos
 El brazo puede trazar trayectorias bien definidas sin errores.
 Existe un recalentamiento considerable sobre el actuador B del brazo oscilante
 El campo de trabajo está limitado por la presencia de los elementos sobre la mesa
de trabajo
 El diseño no presenta interferencias de junturas ni choques.
 El tiempo de reacción del brazo al encender es de 1.5 segundos hasta que se
posiciona en Home.
 El alcance máximo horizontal del robot es de 43.9cm
 El alcance máximo vertical del robot es de 48.8cm

49.  Existe un tiempo de retardo en un rango de 2 a 7 segundos
17. RECOMENDACIONES
 Se debe de consultar con los manuales de usuario disponibles en la página oficial
del producto
 Se debe de usar un plugin para conectar labview con solidworks
 Se recomienda usar versiones recientes de los software
 Se debe considerar las tolerancias inexactas de las impresiones 3D, debido a que
esto genera des acoples de los elementos.
 Se deben de unir las tierras de la alimentación y del Arduino para que funcione el
circuito
 Se recomienda emplear una fuente externa de corriente constante en un rango de
5 a12 v.
 Se debe considerar cambiar el actuador B por un servomotor más potente debido
a que éste presenta recalentamiento
 Se debe de estar en la zona de seguridad, para evitar accidentes.
 Se debe de tomar en cuenta que los movimientos seguirán la regla de la mano
derecha, menos la de los ejes A y C, que están intercambiados.
 Se debe de usar ropa y el equipo de seguridad que indica las normas del laboratorio
18. BIBLIOGRAFÍA
Gonzáles, V. (2016). Control y Robótica. Obtenido de
http://platea.pntic.mec.es/vgonzale/cyr_0708/archivos/_15/Tema_5.4.htm
International, A. (11 de 05 de 2011). Opciones de configuracion. Obtenido de
http://www.axyz.com/es/opciones-de-configuracion/
Wikipedia.org. (Febrero de 2017). Torno. Obtenido de
https://es.wikipedia.org/wiki/Torno