Estudi i regulació d’un robot paral·lel de dos graus de llibertat

Abstract

Aquest Treball de Fi de Grau presenta l’estudi, modelatge i regulació d’un robot paral·lel de dos graus de llibertat (Delta 2) destinat a operacions industrials de Pick and Place en una línia real del sector alimentari. El projecte s’ha desenvolupat en col·laboració amb l’empresa LENZE i una empresa del sector carni i alimentari, com a resposta a la problemàtica d’obsolescència tecnològica d’un robot existent, del qual el fabricant original ja no proporciona suport tècnic ni recanvis. L’objectiu principal del treball ha estat analitzar el comportament cinemàtic i dinàmic del robot Delta 2 per dimensionar correctament el sistema d’accionament i implementar una nova arquitectura de control basada en PLC industrial. Per assolir aquest objectiu, s’ha realitzat un estudi teòric del robot paral·lel i s’ha desenvolupat el model cinemàtic i dinàmic del robot objecte d’estudi. La metodologia emprada es basa en el càlcul analític de la cinemàtica inversa de posició, velocitat i acceleració, així com en la formulació dinàmica mitjançant el principi de les potències virtuals. A partir d’aquest model s’han determinat els parells requerits durant el cicle de treball real del robot, corresponent a la manipulació de safates mitjançant trajectòries de tipus trapezoïdal. Aquests resultats han permès dimensionar adequadament els servomotors i reductors, evitant sobredimensionaments i garantint el compliment dels requisits de velocitat, precisió i fiabilitat del procés. El sistema de control s’ha implementat mitjançant un PLC Lenze utilitzant l’entorn PLC Designer i la llibreria FAST PickAndPlace, i s’ha definit una arquitectura de comunicació basada en Profinet per a la seva integració amb el PLC principal de la línia. El comportament del sistema s’ha validat mitjançant simulacions i un entorn de visualització 3D, comprovant la coherència entre el model teòric i el funcionament del control implementat. Els resultats obtinguts confirmen que la solució desenvolupada constitueix una alternativa tècnica viable, eficient i industrialment aplicable per a la modernització de robots paral·lels existents, permetent allargar la vida útil de la instal·lació i millorar la seva integració amb sistemes d’automatització actuals.