Design and Construction of a Didactic 3-DOF Parallel Links Robot Station with a 1-DOF Gripper

 

A. Gómez-Espinosa*¹, P.D. Lafuente-Ramón², C. Rebollar-Huerta³, M.A. Hernández-Maldonado⁴, E.H. Olguín-Callejas⁵, H. Jiménez-Hernández⁶, E.A. Rivas-Araiza⁷ and J. Rodríguez-Reséndiz⁸

 

^1,6 Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial, Dirección de Investigación y Posgrado. Av. Playa Pie de la Cuesta No. 702. Desarrollo San Pablo, C.P. 76130 Santiago de Querétaro, Qro., México.

^2,3,4,5 Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Departamento de Mecatrónica, Campus Querétaro. Av. Epigmenio González No. 500. Fracc. San Pablo, C.P. 76130. Santiago de Querétaro, Qro., México.

^7,8 Universidad Autónoma de Querétaro, División de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería. Cerro de las Campanas s/n, C.P. 76010, Santiago de Querétaro, Qro., México. *agomez@cidesi.mx

 

ABSTRACT

The main objective of the construction of a robot station presented in this article is to allow the students to design and produce a feasible-to-build mechatronic device using robust, low-cost components. It is a tool for students to gain experience integrating different mechatronic fields of knowledge, as well as practicing the procedures needed to successfully accomplish their own design. The project starts by describing the target requirements to be achieved by the prototype robot, these requirements will serve as the guideline for the design and further manufacture and testing of the system. The sub-assemblies of the mechanism are analyzed, main technical areas and their processes are discussed individually emphasizing the methods and materials used, then results are presented along with some practical recommendations to extend the scope of the project and improve the performance of the prototype robot. It has been especially important to maintain the didactical approach and design the platform with affordable components that can be easily obtained; this is also true for the tools and software used. The article is also intended to introduce the student to industrial design methodology, allowing for different manufacturing processes and robot architectures to be incorporated for the specific scope of the project and the available tools and facilities.

Keywords: Didactic station, prototype, robot, parallel links, mechatronic system.

 

RESUMEN

El objetivo principal de la estación robótica presentada en este artículo es servir como una plataforma Mecatrónica didáctica, robusta, relativamente económica y factible de construir, para que los estudiantes obtengan experiencia integrando diferentes áreas de la Mecatrónica y practiquen los distintos procedimientos requeridos para lograr exitosamente un diseño propio. El proyecto empieza con la especificación de los objetivos funcionales que la plataforma debe ser capaz de lograr, que a su vez servirán como una directriz para el diseño, posterior manufactura y prueba del sistema. Los sub ensambles principales del sistema son analizados, las áreas técnicas principales y sus procedimientos son discutidos individualmente haciendo hincapié en los métodos y materiales utilizados, luego los resultados son presentados en conjunto con algunas recomendaciones prácticas para extender el alcance del proyecto y mejorar el desempeño general del robot. Ha sido especialmente importante mantener el enfoque didáctico, así como diseñar la plataforma con componentes que pueden ser fácilmente obtenidos; se tuvo el mismo cuidado con las herramientas y los lenguajes de programación utilizados. El artículo está orientado a que el alumno se familiarice con la metodología de diseño utilizada en la industria, permitiendo la incorporación de diversos procesos de manufactura y arquitecturas de robots, así como adaptar el proyecto a los objetivos específicos del curso y a las herramientas e instalaciones disponibles.

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

References

[1] M.E. Escobar, H. Rubio, and J.C. García-Parada, "Analysis of the Stabilization System of Mimbot Biped", Journal of Applied Research and Technology, Vol. 10, No. 2, April, 2012, pp. 206-214.         [ Links ]

[2] G. Aragón-González, A. Canales-Palma, A. León-Galicia, and J.R. Morales-Gómez, "Design of a Torque Generating Mechanism", Journal of Applied Research and Technology, Vol. 5, No. 2, August, 2007, pp. 65-73.         [ Links ]

[3] M. Pérez Chavarría, and E. Estudillo Zamora, "Development of a data acquisition system for an oceanographic buoy", Journal of Applied Research and Technology, Vol. 7, No. 2, August, 2009, pp. 193-201.         [ Links ]

[4] R. Damián, G. Calva, M. Bañuelos, J. Castillo, and S. Quintana, "Meteorological Unit for Didactic Uses (UMUD)", Journal of Applied Research and Technology, Vol. 2, No. 3, December, 2004, pp. 255-260 For an electronic conference article when there are no page numbers.         [ Links ]

[5] J. Rodríguez-Reséndiz, J.M. Gutiérrez-Villalobos, D. Duarte-Correa, J.D. Mendiola-Santibañez, and I.M. Santillán-Méndez, "Design and Implementation of an Adjustable Speed Drive for Motion Control Applications", Journal of Applied Research and Technology, Vol. 10, No. 2, April, 2012, pp. 180-194.         [ Links ]

[6] J. Rodríguez-Reséndiz, G. Herrera-Ruíz, and E.A. Rivas-Araiza, "Adjustable Speed Drive Project for Teaching a Servo Systems Course Laboratory", IEEE Trans. Educ., Vol. 54, No. 4, November, 2011, pp. 657-666.         [ Links ]

[7] A. Gómez-Espinosa, V.M. Hernández-Guzmán, M. Bandala-Sánchez, H. Jiménez-Hernández, E.A. Rivas-Araiza, J. Rodríguez-Reséndiz, and G. Herrera-Ruíz, "A New Adaptive Self-Tuning Fourier Coefficients Algorithm for Periodic Torque Ripple Minimization in Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM)", Sensors, Vol. 13, No. 3, March, 2013, pp. 3831-3847.         [ Links ]

[8] H. Asada, and K. Youcef-Toumi, "Direct Drive Robots Theory and Practice", The MIT Press, ISBN 0-26201088-7, 1987.         [ Links ]