Diseño mecatrónico frugal y ensamble de mano robótica usando manufactura aditiva

Erick Axel Padilla García

doi:10.5281/zenodo.15127411

Autores/as

Erick Axel Padilla García Tecnologico de Estudios Superiores de Ecatepec (TESE) https://orcid.org/0000-0001-6229-5930

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.15127411

Palabras clave:

mano robotica, diseño mecatrónico, innovación frugal, Manufactura aditiva, robótica

Resumen

En este manuscrito se presenta el diseño y ensamble de una mano robótica obtenida mediante la implementación de una metodología de diseño mecatrónico secuencial, con un enfoque de innovación frugal, lo que permitió lograr un sistema mecatrónico de arquitectura abierta y bajo costo. Primero, se presenta el proceso de modelado, fabricación, construcción y ensamble que mediante modelado CAD e impresión 3D. Posteriormente, se muestra el proceso de modelado del diseño mecánico utilizando el software Fusion 360, lo que permitió modelar el movimiento conjunto de los dedos de la mano, obteniendo piezas y mecanismos modificables, reproducibles y escalables, para estudiar las diversas funciones de manipulación y agarre, en términos de movilidad, que puedan imitar la compleja funcionalidad de una mano humana real. Mediante el uso de un modelo en realidad virtual se pudo visualizar el diseño final, antes de su instrumentación y construcción. Finalmente, se realizó la fabricación y ensamble real de la mano para validar la propuesta teórica de diseño y movilidad.

Biografía del autor/a

Erick Axel Padilla García, Tecnologico de Estudios Superiores de Ecatepec (TESE)

ERICK AXEL PADILLA-GARCÍA recibió el grado de Ingeniero Robótica Industrial en el Instituto Politécnico Nacional, con gran experiencia en Robótica industrial. Es Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, Control Automático, por el Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados (CINVESTAV-IPN). En el 2018, obtuvo el grado de Doctor en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, Opción Mecatrónica, en CINVESTAV-IPN. En el 2019 empezó como Docente-Investigador en la Academia de Robótica de la Universidad Politécnica de Atlacomulco (UPA). Actualmente, es Profesor de Tiempo Completo adscrito a la Maestría en Ciencias en Mecatrónica, de la División de Ingeniería Mecánica, Mecatrónica e Industrial, en el Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec (TESE), y es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), distinción otorgada por el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCyT). El Dr. Erick Padilla mantiene colaboraciones con investigadores tanto nacionales como internacionales.

Áreas de Interés: Manipuladores, robótica móvil, diseño/control de sistemas mecatrónicos, modelado e identificación de sistemas, diseño concurrente, robots cooperativos, robots colaborativos, optimización, algoritmos evolutivos y control automático.

Citas

Arias-Vanegas, V. A., et al. (2017). Innovación frugal: un nuevo paradigma de desarrollo sostenible en la base de la pirámide. de La base de la pirámide y la innovación frugal en América Latina, U. d. Zulia, Ed, 393-408.

G. Cannata and M. Maggiali, "An embedded tactile and force sensor for robotic manipulation and grasping," 5th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, 2005., Tsukuba, Japan, 2005, pp. 80-85, https://doi.org/10.1109/ICHR.2005.1573549 .

Galcerán Montaña, I. (2017). Estudio de la funcionalidad y eficiencia en el control y uso de prótesis mioeléctrica en niños y adolescentes. http://hdl.handle.net/10115/14800

León, M. I. G. (2023). Avances de la robótica del desarrollo en el diseño de robots educativos empáticos. Educación, tecnología, innovación y transferencia del conocimiento, 149-162.

López, L. A. A. (2012). Biomecánica y patrones funcionales de la mano. Morfolia, 4(1). https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/41933

Morelos, D. O. R., et al. (2019). Metodologías para diseño de prácticas didácticas en sistemas de control. Serie Científica de la Universidad de las Ciencias Informáticas, 12(11), 90-106. http://cathi.uacj.mx/20.500.11961/9492

Ortega, A. B., et al. (2018). Diseño de sistemas mecatrónicos: prototipos virtuales (design of mechatronic systems: virtual prototypes). Pistas Educativas, 40(130).

Padilla-García, E. A., Cruz-Morales, R. D., González-Sierra, J., Tinoco-Varela, D., & Lorenzo-Gerónimo, M. R. (2024). Design, Assembly and Control of a Differential/Omnidirectional Mobile Robot through Additive Manufacturing. Machines, 12(3), 163. https://doi.org/10.3390/machines12030163

Pérez Duque, L. M., & Abaunza Barón, L. P. (2022). Innovación frugal, cómo hacer más con menos. https://hdl.handle.net/10614/14682

Rodríguez Caycedo, L. C. (2021). Diseño de un prototipo de prótesis en impresión 3D del miembro anterior derecho de una canina.

Sosa, J. V. G., & Carranco, S. M. G. (2023). Análisis de varianza en manufactura aditiva con impresión 3D. DYNA: revista de la Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín, 90(227), 167-175. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=9119008

Zheng, C., Hehenberger, P., Le Duigou, J., Bricogne, M., & Eynard, B. (2017). Multidisciplinary design methodology for mechatronic systems based on interface model. Research in Engineering Design, 28, 333-356. https://link.springer.com/article/10.1007/s00163-016-0243-2