Desarrollo y análisis de la respuesta de una pinza de manipulación para cargas peligrosas construida por impresión 3D

Abstract

En este artículo se presenta el desarrollo constructivo general y los estudiosde la respuesta mecánica de una pinza de manipulación de dos mordazas paraser montada en un brazo robótico. El objetivo de este trabajo es tener una pinza, muy barata y de fácil construcción, para manipulación de cargas peligrosas ante el muy posible evento de su destrucción total. La pinza ha sido construida casi en su totalidad con poli-ácido láctico (PLA) mediante una impresora 3D. La pinza como sistema mecánico consta de dos mordazas de presión que son actuadas por un mecanismo de movimiento paralelo accionado por un conjunto tornillo sinfín-doble corona, con la entrada de potencia motora conectada al sin-fin. En los extremos de las mordazas se han montado sensores de presión vinculados a adquisidores de señales y a microcontroladores de tecnología Arduino. Se muestran comparaciones de la capacidad de carga, capacidad de apriete y grado de sensibilidad en la punta de la pinza. A su vez se efectúa un estudio de la capacidad resistente y rigidez del PLA para estimar las máximas tensiones y deformaciones en la pinza, empleando el método de elementos finitos.

This article presents the general development and the studies of the mechanical response of a manipulation clamp with two jaws to be mounted on a robotic arm. The objective of this work is to have a cheap, easy to construct and easy to replace clamp for manipulation of hazardous packages in the quite possible event of a complete destruction of the clamp. The clamp has been built almost entirely with poly-lactic acid (PLA) using a 3D printer. The clamp as a mechanical system consists of two pressure jaws that are actuated by a parallel movement mechanism driven by a worm gear set; being the power motor connected to the worm gear. Pressure sensors linked to signal acquirers and Arduino technology microcontrollers have been installed at the ends of the jaws. It shows comparisons of the load capacity and tightening capacity and also degree of sensitivity at the tip of the clamp. Besides, a study of the stiffness and load capacity of the PLA is performed to estimate the maxima stresses and strains in the clamp by means of the finite element method.