Desarrollo de un brazo mecánico articulado electro-neumático

Abstract

Este documento presenta el diseño, desarrollo y montaje de un brazo antropomórfico articulado electro-neumático. El brazo humano es una estructura muy compleja compuesta por tres articulaciones, cada una de ellas con sus respectivos grados de libertad. Cada articulación requiere una solución particular y la necesidad de usar diferentes actuadores, así como la implementación de un diseño de control adaptado. Tales circunstancias enriquecen el proyecto ante la necesidad de abordar distintas disciplinas, como mecánica, electrónica y programación. Para llevar a cabo un proyecto eficiente, se comienza el mismo con un diseño de CAD del sistema. El diseño se basó en un estudio inicial de la anatomía del brazo, permitiendo así acercarse lo máximo posible a la fisionomía que presenta un brazo humano. Una vez validado el diseño, se procede al montaje de los diferentes elementos del sistema tal como se plantea en el diseño inicial, de manera a desarrollar un proyecto con alto grado de antropomorfismo. Tras el montaje, se lleva a cabo del control de los diferentes elementos a través de la placa BeagleBone que permite un sencillo control de todos los actuadores y dispositivos. Habiendo realizado el control, se realizan las pruebas que validan el diseño, montaje y control de manera efectiva. Se consigue finalmente un sistema funcional capaz de realizar movimientos con siete grados de libertad similares a los que podría realizar un brazo humano.

This paper presents the design, assembly and development of an anthropomorphic articulated electro-pneumatic arm. The human arm is a very complex structure composed by three joints, each of them with their own degrees of freedom. Each joint requires its own solution, including the usage of several actuators, as well as the implementation of a design of adapted control. Such circumstances enhance the project since it will be necessary to deal with disciplines such as mechanics, electronics and programming To perform an efficient project, it begins with a CAD design of the system. The design was based on aninitial study of the anatomy of the arm, allowing it to relate as closely as possible to the physiognomyof a human arm. Once the design is validated, it proceeds to assembly the different elements of the system as proposed in the initial design, so as to develop a project with a high degree of anthropomorphism.After the construction is carried out, the control of the different elements through the BeagleBoneboard allows an easy control of all actuators and devices. Having performed the control, tests are conducted validating the design, assembly and control of the project.A functional system is achieved, capable of performing movements with seven degrees of freedom similar to those who could make a human arm.