Este documento propone el diseño e implementación de una plataforma de brazo robot de 5 grados de libertad de bajo costo para la enseñanza de robótica a nivel universitario. Actualmente las opciones disponibles son caras o de hardware cerrado. El objetivo general es mejorar el acceso a recursos de experimentación mediante un diseño abierto y con partes accesibles localmente. Los objetivos específicos incluyen analizar requerimientos, diseñar la estructura mecánica, desarrollar algoritmos de control y una interfaz gráfica

1. Diseño e Implementación de una Plataforma
de Brazo Robot de 5 Grados de Libertad Para
La Enseñanza de Robótica a Nivel Pre-grado

2. Contenido:
● Introducción
● Antecedentes
● Problemática
● Objetivos
○ Objetivos Generales
○ Objetivos Específicos
● Alcance
● Contenido Tentativo
● Tareas a desarrollar(diagrama)
● Cronograma

3. Introducción.
● Es una herramienta usada generalmente en la enseñanza
de robótica avanzada a nivel de pre-grado y también de
pos-grado.
● Permiten a los estudiantes implementar ejercicios y
proyectos curriculares.
● A fin de experimentar y constatar de primera mano el
funcionamiento de la teoría, los conceptos y algoritmos
enseñados en un curso de robótica a nivel universitario.

4. Antecedentes.
La única plataforma de brazo robot, de bajo costo
comercializada en Bolivia es un kit genérico de Brazo Robot
6 Grados de Libertad.
Esta plataforma cuenta con servomotores de bajo costo y
viene en varias presentaciones, pero este no dispone
generalmente de un controlador embebido ni algún tipo de
software para calculos cinematicos.
Brazo Robot 6 Grados de Libertad (genérica)
Precio: USD 137.50.-

5. ● Existen plataformas más sofisticadas
disponibles en el exterior que deben ser
importadas a pedido especial debido a que no
están disponibles para la compra inmediata
en nuestro país; por ejemplo:
Robot Industrial ABB modelo IRB 120 de 6 grados
de libertad
Precio: USD 17 052.12.- de segunda mano
Aplicación: Manejo de materiales, para aplicaciones de
ensamblaje, proporciona una solución ágil, compacta y
liviana con un

6. Robot educativo ScorBot modelo ER-4U 5
grados de libertad
Precio: USD 996.- de segunda mano
Aplicación: Es un sistema versátil y confiable para la
formación y educación en robótica industrial.

7. Problemática.
Algunas universidades no cuentan con este tipo de plataformas debido al elevado costo; y las universidades
que sí cuentan con ellas, generalmente son tan caras que solo pueden acceder a la adquisición de un solo kit,
lo cual no provee generalmente el suficiente tiempo de uso a los alumnos de un curso, sobre todo si es
numeroso.
Por otra parte, algunas de estas plataformas son de hardware y software cerrado, lo cual tampoco facilita a los
alumnos ampliar o expandir las posibilidades de la plataforma mediante la modificación y/o expansión del
software y el hardware.

8. Por este motivo sería muy conveniente contar con una plataforma de experimentación de brazo robot de bajo
costo, con partes accesibles en cuanto a la disponibilidad en nuestro mercado nacional, de tal modo que
incluso los estudiantes lo puedan construir por cuenta propia, y que además sea de diseño abierto.

9. OBJETIVOS

10. Objetivo General.
● Diseñar e implementar una plataforma de brazo robot de 5 grados de
libertad para mejorar el acceso de recursos de experimentación a los
estudiantes de robótica en instituciones educativas de nivel superior en
nuestro país.

11. Objetivos Específicos.
● Analizar los requerimientos de hardware y software de la plataforma según el objetivo
general planteado y la solución al problema identificado.
● Diseñar la estructura mecánica del brazo robot, incluyendo el dimensionamiento de los
motores.
● Diseño del sistema de sensado.
● Diseño del sistema de actuación.

12. ● Modelar los algoritmos de cinemática directa y cinemática inversa para el control del
brazo robot usando un lenguaje de alto nivel que corra en una computadora personal.
● Desarrollar un sistema de control para el brazo robot.
● Desarrollar un software de interfaz gráfica de usuario.
● Desarrollar una simulación de la pose y movimiento del brazo robot.
● Implementar el sistema propuesto.

13. Alcance.
La plataforma que se desarrollara en este proyecto abarca el diseño y construcción de un prototipo a
escala real 1:1 aproximadamente 50 cm. de un brazo robot de 5 grados de libertad con la ayuda de
un software de diseño para la parte mecánica
La implementada en un controlador embebido con arquitectura centralizada para controlar todo el
sistema de actuadores y sensores con comunicación a una computadora portátil o de escritorio
Usando comunicación cableada como inalámbrica para manipular el brazo robot.

14. Contenido Tentativo

15. Contenido Tentativo
1. Estructura del brazo robot
a. Material acrílico de 5mm
2. Sensores
a. Encoder óptico con sensores hall
3. Actuadores
a. Motor DC con encoder óptico con sensores
hall
b. Servomotores de alto torque
4. Controlador embebido
a. Microcontrolador ARM Cortex
5. Fuente de alimentación
a. Cargador 6V 5A
6. Computadora
a. Computadora portátil o de
escritorio

16. Contenido Tentativo
7. Software
a. -Código en Matlab para cinemática directa e inversa
b. Código en lenguaje C++ para el controlador embebido
c. Software de diseño Solidworks para el diseño de la estructura brazo robot

17. Tareas a Desarrollar

18. Diagrama.

19. Cronograma

20. Actividad 1° mes 2° mes 3° mes 4° mes
Tarea 1:
A. Investigación general de plataformas de experimentación de Brazo Robot
Tarea 2:
B. Análisis técnico de plataformas específicas de brazo robot disponibles
en el mercado
Tarea 3:
C. Planteamiento del diseño e implementación del brazo robótico 5 GDL.
Tarea 4:
D. Evaluación del sistema de diseño y propuestas para el mejoramiento del
sistema.
Total de la actividad

21. Gracias