Implementación de la soldadura MIG robotizada para uniones en línea recta

Abstract

El presente proyecto tiene como finalidad implementar un prototipo robot soldador MIG MAG para realizar uniones de metal en línea recta, esto surge a raíz de los riegos que corren los soldadores al trabajar manualmente en nuestra región, en donde la exposición a largo plazo a humos de soldadura y gases producidos al soldar representan riesgos serios al sistema respiratorio de los soldadores, es por el cual como objetivo general se plantea diseñar y construir un prototipo robot soldador MIG/MAG, para que el prototipo más una máquina de soldar MIG/MAG puedan realizar uniones de metal en línea recta. La descripción del contenido del proyecto es el siguiente; en el capítulo 1, además de lo mencionado anterior se expone un breve concepto sobre los tipos y aplicaciones de robots, con ello se seleccionó diseñar un robot del tipo angular del tamaño de un brazo humano, con 5 grados de libertad GDL (para posicionar y orientar la antorcha de la máquina MIG MAG), y con un grado de inteligencia de trayectoria controlable. En el capítulo 2 y 3 se exponen los conceptos teóricos dados por; elementos que componen a un robot, soldadura MIG/MAG y un sinfín de herramientas matemáticas para realizar el modelo matemático de cualquier tipo de robot multiarticular, los mismos fueron expuestos como guía para el lector y son relevantes para comenzar a diseñar al robot seleccionado. En el capítulo 4 inicialmente se dan a conocer los parámetros de diseño como; instalación del robot, carga manipulable, velocidad y demás datos, con ello luego se realizó la configuración y modelo dinámico de sus articulaciones, en donde, 3 GDL se destinaron para posicionar bajo una estructura planar (roll, pitch, pitch) y 2 GDL para orientar en configuración pitch-roll, y con el análisis dinámico, se determinó que el torque máximo en la estática ocurre cuando las articulaciones del robot están posicionadas en θ_2=270°;θ_3=0°;θ_4=0° y θ_5=0°. Para obtener un mejor orden de diseño de elementos, los mismos se muestran divididos por sistemas como: mecánico, electrónico y de control, del cual, la primera es referido al diseño de piezas mecánicas del robot, la segunda al diseño de circuitos que compone el tablero eléctrico de control, y la tercera a la obtención de ecuaciones y construcción del algoritmo de programa para la descripción de trayectorias en línea recta. Con el objetivo de desarrollar un diseño óptimo que engloba todos los aspectos referentes al análisis, se utilizó diferentes tipos de programas informáticos como; para el diseño de piezas de cada articulación, análisis de estructura y realización de planos, se utilizó Solid Works 2014; para realizar la simulación de circuitos electrónicos, diseño de pistas y mecanizado en placa de PCB, se utilizó Proteus 8 y ArtCAM; para realizar cálculos numéricos y algebraicos se utilizó TI-NspireTM CAS; para comprobar las ecuaciones de la cinemática del robot así como también las ecuaciones de seguimiento de trayectoria, se realizó la simulación en Matlab con archivos de SolidWorks; y el código de programa del microcontrolador se realizó en C# utilizando STM32CubeMX y Keil uVision5.