Diseño, construcción y programación de un robot Delta

Abstract

Aquest Treball de Final de Grau consisteix en el disseny, fabricació i programació d’un robot Delta amb finalitats educatives, orientat a realitzar tasques tipus pick & place. L'objectiu principal ha estat desenvolupar íntegrament des de zero tant l’estructura mecànica com el sistema electrònic i de control, integrant els coneixements adquirits en els graus d’Enginyeria Mecànica i Enginyeria Electrònica Industrial i Automàtica. El projecte s'ha estructurat en dues grans etapes. La primera etapa s’ha centrat en el disseny mecànic, començant pel modelat CAD del robot, l’anàlisi cinemàtic invers i directe, així com estudis estàtics i dinàmics per determinar paràmetres com tensions, deformacions i requeriments del parell motor. Les peces específiques s’han fabricat mitjançant impressió 3D, complementades amb components metàl·lics i electrònics comercials accessibles. La segona etapa ha consistit en la selecció i implementació electrònica, utilitzant plaques Arduino UNO i ESP32 per al control i desenvolupant una interfície gràfica accessible des de qualsevol dispositiu amb connexió Wi-Fi mitjançant un servidor web. El prototip final és operatiu, capaç de manipular càrregues de fins a 0,5 kg, i compleix els objectius establerts.

Este Trabajo de Final de Grado consiste en el diseño, fabricación y programación de un robot Delta con fines educativos, orientado a la realización de tareas tipo pick & place. El objetivo principal ha sido desarrollar íntegramente desde cero tanto la estructura mecánica como el sistema electrónico y de control, integrando conocimientos adquiridos en los grados de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Electrónica Industrial y Automática. El proyecto se dividió en dos grandes etapas. La primera se enfocó en el diseño mecánico, partiendo del modelado CAD del robot, análisis cinemático inverso y directo, así como estudios estáticos y dinámicos para determinar parámetros como tensiones, deformaciones y requerimientos de par motor. Las piezas específicas fueron fabricadas mediante impresión 3D, complementadas con componentes metálicos y electrónicos comerciales accesibles. La segunda etapa abarcó la selección e implementación electrónica, empleando placas Arduino UNO y ESP32 para el control, y desarrollando una interfaz gráfica accesible desde cualquier dispositivo con conexión Wi-Fi mediante un servidor web. El prototipo final es operativo, capaz de manipular cargas de hasta 0,5 kg, y cumple con los objetivos planteados.

This Bachelor’s Thesis involves the design, manufacturing, and programming of an educational Delta robot oriented toward pick-and-place tasks. The main objective was to comprehensively develop, from scratch, both the mechanical structure and the electronic control system, integrating knowledge acquired during the Mechanical Engineering and Industrial Electronics and Automation Engineering degrees. The project was divided into two primary stages. The first stage focused on mechanical design, starting with CAD modeling of the robot, followed by inverse and direct kinematic analyses, as well as static and dynamic studies to determine parameters such as stresses, deformations, and torque requirements. Specific parts were fabricated using 3D printing technology, complemented by commercially available metallic and electronic components. The second stage involved selecting and implementing the electronics, utilizing Arduino UNO and ESP32 boards for system control, and developing a graphical user interface accessible through any Wi-Fi-connected device via a web server. The final prototype is fully operational, capable of handling loads up to 0.5 kg, and successfully meets all established objectives.