Desarrollo de una garra flexible en impresión 3D

Abstract

En este proyecto se van a diseñar y a fabricar unos dedos flexibles con la finalizad de desarrollar una garra (los dedos junto con el actuador neumático FESTO) para poder coger objetos de diferentes geometrías sin cambiar los dedos, cosa que con las garras comerciales es más difícil de conseguir. Para esto se hará un estudio del estado del arte para analizar qué tipo de garras se encuentran en la industria y se estudiarán diferentes alternativas en cuanto a diseños conceptuales, materiales posibles y procesos de fabricación. Después de este estudio exhaustivo se optará por un diseño sencillo que consistirá en un par de paredes inclinadas unidas con nervios transversales y una zona de anclaje para alojar los tornillos de fijación al actuador neumático. Tanto para el testeo de los diferentes diseños conceptuales probados como para la realización del diseño final de los dedos, se ha utilizado la impresión 3D con material nylon que nos aporta la flexibilidad buscada. Una vez fijado el diseño definitivo se realizarán estudios de elementos finitos con diferentes cargas aplicadas para poder compararlo después con las pruebas experimentales. También se calculará la carga máxima admisible para establecer un coeficiente de seguridad adecuado. Posteriormente se imprimirán tres dedos iguales, se montarán en el actuador neumático y se someterán a varias pruebas de sujeción de diferentes objetos.

Proiektu honetan hatz malguak diseinatu eta fabrikatuko dira, atzapar bat (behatzak FESTO eragingailu pneumatikoarekin batera) garatzeko helburuarekin, geometria desberdineko objektuak hartu ahal izateko behatzak kendu gabe. Azken hau merkataritzako atzaparrekin lortzea zaila da. Honetarako, artearen egoera aztertuko da industrian ze atzapar mota dauden aztertzeko, eta diseinu kontzeptual, material posible eta fabrikazio prozesu aldetik alternatiba desberdinak ikasiko dira. Azterketa zehatz honen ostean, diseinu sinple bat aukeratuko da zeina zeharkako zainez elkartutako bi horma okerrez osatuta egongo da eta ainguraketa gune bat eragingailu pneumatikoaren torlojuak kokatzeko. Frogatutako diseinu kontzeptual ezberdinen frogetarako eta hatzaren behin betiko diseinua burutzeko, 3D inprimaketa erabili da nylon materialarekin nahi den malgutasuna lortzen delako. Behin betiko diseinua zehaztu ondoren aplikaturiko karga ezberdinetako elementu finituko azterketak egingo dira beranduago froga esperimentalekin alderatu ahal izateko. Horretaz aparte, segurtasun koefiziente egoki bat lortzeko atzamarrak jasan dezakeen karga maximoa kalkulatuko da. Ondoren hiru atzamar berdin inprimatuko dira, eragingailu pneumatikoan muntatuko dira eta objektu ezberdinetako euste frogetara ezarriko dira. Benetako proba horien emaitzak elementu finituen analisian lortutakoekin alderatuko dira.

In this project, flexible fingers are going to be designed and manufactured with the purpose of developing a claw (the fingers together with the FESTO pneumatic actuator) to be able to take objects of different geometries without changing fingers, something that with commercial claws is more difficult to get. For this, a study of the state of the art will be made to analyze what kind of claws are found in the industry. Different alternatives will be studied in terms of conceptual designs, possible materials and manufacturing processes. After this exhaustive study, a simple designed will be chosen that will consist of a pair inclined walls joined with transverse ribs and an anchoring area to accommodate the fastening screws to the pneumatic actuator. Both for the testing of the different conceptual designs tested and for the realization of the final design of the fingers, 3D printing with nylon material has been used to give flexibility needed. Once the definitive design is decided, finite element studies with different applied loads will be carried out in order to be able to compare with experimental tests. The maximum permissible load will also be calculated to establish an adequate safety coefficient. Afterwards, three equal fingers will be printed, they will be assembled on the pneumatic actuator and they will be tested to several clamping tests of different objects.