7 Brazos robóticos que te puedes construir con Arduino

7 Brazos robóticos que te puedes construir y controlado con Arduino

Lo primero de todo vamos a definir lo que es un brazo robot y cómo funciona.

¿Qué es un brazo robótico?

Un brazo robótico es un tipo de brazo mecánico similar al brazo humano. Tiene varios segmentos que se parecen mucho al hombro, al codo y a la muñeca. Un brazo robótico es programable y puede ser dirigido para realizar una variedad de funciones al igual que el brazo humano.

El brazo robótico fue inventado en 1954 cuando un inventor autodidacta llamado George Devol solicitó la patente de un brazo mecánico que podía ser programado para repetir tareas precisas. El Sr. Devol explicó entonces su concepto a un ingeniero de nombre Joseph Engelberger y los dos juntos lo llamaron Unimation.

Engelberger entonces formó una compañía llamada Unimation Inc. y usó las ideas del Devol para crear el brazo robótico Unimate. Este esfuerzo tuvo bastante éxito y General Motors puso unos cientos de brazos Unimate en su fábrica.

El concepto pronto se extendió y compañías como Ford y Chrysler también se convirtieron en clientes de Unimate. Los japoneses también fueron receptivos a la idea, y pronto, los brazos robóticos se convirtieron en un fenómeno global. Devol fue incluido en el Salón Nacional de la Fama en el año 2011 por su patente del primer brazo robótico programable operado digitalmente del mundo.

¿Cómo funciona un brazo robótico?

El brazo robótico es el tipo más común de robot de fabricación. Está típicamente compuesto de siete segmentos con seis articulaciones accionadas por motores paso a paso. Un usuario puede controlar el brazo robótico a través de una computadora controlando los motores paso a paso en las articulaciones.

Dado que los motores paso a paso se mueven en incrementos controlados, se puede hacer que el brazo robótico se mueva de manera muy precisa repetidamente con un alto nivel de precisión y fiabilidad. Hay sensores de movimiento en las articulaciones del brazo robótico que proporcionan retroalimentación y permiten que el robot se mueva de manera controlada.

Debido a la repetibilidad y la precisión, los brazos robóticos se utilizan para funciones que son difíciles, repetitivas y a menudo aburridas para los humanos. Las funciones que se consideran peligrosas para los seres humanos también pueden realizarse utilizando brazos robóticos.

Como el robot tiene seis articulaciones, puede pivotar de seis maneras diferentes. Se dice que tiene seis grados de libertad. El brazo humano, en comparación, tiene siete grados de libertad.

Como el hombro humano está fijado a una estructura estacionaria (el cuerpo y el torso), el equivalente del “hombro” de un brazo robótico también está montado a un componente de base estacionario que no se mueve. Los segmentos restantes del brazo robótico son los que se mueven en diferentes direcciones.

El efector final

Un efector final es un dispositivo situado en el extremo de un brazo robótico. Está diseñado para interactuar con el entorno en el que se va a utilizar el brazo robótico. Puedes pensar en el efector final como la aplicación que hace que el brazo robótico realice una variedad de funciones. El trabajo del brazo robótico es mover el efector final de un lugar a otro basado en los comandos que el usuario envía a través de un ordenador de control.

El diseño del efector final dependerá de las aplicaciones para las que se pretende utilizar el brazo robótico. El efector final también se conoce como mano robótica. Puede diseñarse para realizar operaciones de hilado, agarre, soldadura y ensamblaje.

Un brazo robótico puede ser equipado con una variedad de efectores finales. Uno de los efectores finales más comunes es el que se asemeja a la mano humana. Se utiliza ampliamente para recoger, agarrar y transportar diferentes tipos de objetos.

El efector final de la mano humana tiene sensores de presión incorporados que comunican la fuerza con la que el efector final está agarrando algo. Esta retroalimentación es muy importante porque evita que el efector rompa un objeto al sujetarlo demasiado fuerte o que deje caer un objeto al sujetarlo demasiado flojo.

Otros tipos de efectores finales incluyen sopletes que se usan para calentar una superficie o soldar algo. Un efector final también puede tener un taladro que permite al brazo robótico hacer agujeros para fijar los tornillos. Puede seguir perforando millones de agujeros una y otra vez en el mismo punto exacto de un subconjunto de piezas.

Un efector final también puede tener un módulo de pintura en aerosol que permite al brazo robótico pintar productos. Los humanos experimentarán dolores de brazo y hombro después de realizar un cierto número de trabajos de pintura en aerosol. Inhalar los vapores tóxicos de la pintura también puede ser malo para la salud de un empleado. Un brazo robótico puede realizar estos trabajos relativamente “peligrosos” con gran precisión y fiabilidad.

Programando los brazo robots

Para “enseñar” al robot la secuencia de movimientos que debe realizar una y otra vez para llevar a cabo el trabajo en cuestión, se utiliza inicialmente un controlador de mano. Un programador o el usuario guía al brazo robot a través de cada movimiento de la secuencia que debe seguirse para realizar una tarea específica.

El robot almacena información sobre estos movimientos en su memoria y luego sigue la misma secuencia exacta cada vez. Por ejemplo, si se va a utilizar un robot para girar las tapas de las botellas de un frasco de comida, el programador utilizará inicialmente un controlador para hacer que el robot recoja la tapa de la botella y luego la gire en una botella que baje por la línea de montaje en una cinta transportadora.

Una vez que esta secuencia se introduce en la memoria del brazo robótico, seguirá recogiendo las tapas de las botellas y girándolas en cada frasco que pase por la línea de montaje.

Los brazos robóticos pueden ser programados para realizar otras funciones similares. Se pueden hacer para apretar tornillos, juntar componentes de un coche, e incluso ajustar microchips en una computadora. Dependiendo del tipo de efector final instalado en el brazo robótico, todo, desde pequeños componentes que requieren manos hábiles hasta grandes y pesados componentes que requieren fuerza y resistencia, pueden ser manejados programando el robot en consecuencia.

Varios tipos de brazos robots

Hay diferentes tipos de brazos robóticos que se utilizan para fines específicos.

  • Brazo robótico cartesiano: Este brazo robótico tiene tres articulaciones prismáticas. Los ejes de estas articulaciones coinciden con un coordinador cartesiano. Un brazo robótico cartesiano puede ser usado para funciones de “pick and place”, operaciones de ensamblaje, soldadura por arco y manejo de máquinas herramientas.
  • Brazo robótico cilíndrico: Este tipo de sistema tiene ejes que forman un sistema de coordenadas cilíndricas. Los brazos robóticos cilíndricos pueden utilizarse para la soldadura por puntos, la manipulación de máquinas de fundición a presión y otras máquinas herramienta, así como para operaciones de ensamblaje.
  • Brazo robótico esférico o polar: Este tipo de brazo robótico tiene ejes que forman un sistema de coordenadas polares. Los brazos robóticos esféricos pueden utilizarse para la soldadura con gas, la soldadura por arco, la soldadura por puntos, la fundición a presión, las máquinas de rebaba y la manipulación de máquinas herramienta.
  • Brazo robótico SCARA: Este tipo de brazo robótico tiene dos articulaciones giratorias paralelas que proporcionan conformidad en un plano. Se puede utilizar para aplicar sellador, realizar funciones de recogida y colocación, manejar operaciones de ensamblaje y trabajar con máquinas herramienta.
  • Brazo robótico articulado: Este brazo robótico tiene al menos tres juntas rotativas. Los modelos avanzados también pueden tener hasta diez articulaciones. Cada articulación se considera un eje y puede proporcionar un grado adicional de libertad. Puede ser usado para pintura en aerosol, máquinas de ensamblaje, soldadura con gas, soldadura por arco, fundición a presión y operaciones de ensamblaje.
  • Brazo robótico antropomórfico: Este tipo de brazo robótico es el sistema mecánico más parecido al brazo humano. Incluso tiene dedos y pulgares. Puede realizar una amplia variedad de funciones.

¿Cuanto cuesta un brazo robótico?

Dependiendo del tipo de brazo robótico que quieras comprar, terminarás pagando entre 1.000 y 400.000 euros. Los brazos robóticos de consumo destinados a escuelas, universidades y aplicaciones no industriales pueden ser comprados por alrededor de 1.000€ a 3.000€.

Los robots industriales, por otro lado, pueden costar entre 25.000 y 400.000 €. Los robots industriales también se compran junto con periféricos adicionales como controladores, herramientas de fin de brazo (EOAT) y software.

En general, el precio de los brazos robóticos se ha reducido en los últimos años. Si alguien quiere comprar un brazo robótico pero no puede pagar el precio normal, entonces puede mirar los brazos robóticos usados o restaurados. A veces se pueden comprar a un precio de descuento del 50%.

Y si no te puedes montar el tuyo propio usando Arduino.

Brazos robot fabricados con Arduino

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7 brazos robóticos explicados en videotutoriales y webs para que puedas construirte el tuyo propio. Uno de los más interesantes proyectos, también puede ser uno de los proyectos de robótica sencillos, que te puedes construir con una placa Arduino es un brazo robot. Quizás es uno de los que más interés despierta en los makers. Bien, en este artículo os vamos a enseñar unos cuantos que puedes realizar con un Arduino, eso si, es necesario tener ciertos conocimientos previos ya de programación y haber trabajado ya con tu microcontrolador. Los hay de todas las dificultades. Algunos de ellos ya los hemos visto en nuestra web pero nos han gustado tanto que os los volvemos a recordar aquí. Para empezar os ponemos un vídeo resumen de los distintos brazos robot que vamos a ver en este artículo. Vamos allá.

Thor

Este proyecto, como todos, está basado en el código abierto con lo que cualquiera puede modificarlo para sus necesidades. Su creador ha elegido una placa Arduino Mega para todo el tema de la electrónica. Además está construido con impresión 3D y se ha basado en el firmware Marlin para su funcionamiento. Podéis encontrar todo el proyecto junto a los archivos necesarios para construiros vuestra propia versión en su página en Hackaday. Dentro vídeo.

Proyecto D.I.M.E.R

Este proyecto ya lo vimos hace unos meses en nuestra web pero nos parece un interesante proyecto como para volverlo a rescatar. Su creador es Antonio Regueira Peñamaria y como podréis ver en su blog donde va desgranando la construcción y evolución de su brazo robótico. Por ejemplo este agosto ha modificado la mecánica del hombro con lo que ha conseguido mover 2 kgs de peso a dos metros y medio de distancia. Su blog lo tenéis aquí.

BCN3D MOVEO

Este brazo nos llega desde Barcelona y lo hemos descubierto este último verano. Según sus desarrolladores, BCN3D Technologies, está destinado sobretodo al mundo de la educación. Es de código abierto, como el primero que hemos visto está impreso en 3D y controlado mediante software Arduino. Aquí tenéis el enlace a su proyecto.

Myroboticlab

Este es un interesante proyecto para brazo robotico que se diferencia de los anteriores en que se puede controlar mediante la voz. Su creador es Andrea Trufini y su brazo tiene varias características, las mas importantes son: tiene seis grados de libertad de movimiento, y una gran variedad de formas en que puede ser controlado. El software que incluye su brazo puede aceptar comandos a través de programación, también a través de potenciómetros, se puede controlar mediante un mando a distancia de infrarrojos y lo más interesante es que también se puede hacer a través de comandos de voz. Enlace a su web.

Mini robot

Quizás uno de los más asequibles para hacer es este mini robot que se puede realizar simplemente con una placa Arduino Uno. Su creador ha usado madera prensada y un servo motor creado por el mismo, aunque se puede realizar con cualquiera del mercado. Tenéis su proyecto completo en su blog.

Fácil y sencillo brazo robótico.

Desde la web de Instructables nos llega este interesante proyecto que es fácil de realizar en casa, como el anterior también se puede realizar a partir de una placa Arduino Uno y con componentes fáciles de encontrar. Enlace al proyecto en Instructables.

Tutorial para fabricar nuestro brazo robótico

Si aun con estos proyectos no sabes por donde empezar te traemos por último os traemos este tutorial del canal de Youtube del el Profe García en el que en un vídeo de apenas 15  minutos nos explica como construir un brazo robot con Arduino, programando con Scratch y S4A y realizado con una impresora 3D. Dentro vídeo.

Si ya has realizado el tuyo y quieres enseñárnoslo apuntárnoslo en los comentarios. Y si eres un apasionado de Arduino y buscar más proyectos que te sirvan de inspiración pásate por nuestra sección de proyectos Arduino.

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