Abstract:
CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. This project addresses the implementation of a robotic arm for service robotics applications, aimed at enhancing human-robot interaction safety through the use of series elastic actuators (SEAs) produced via additive manufacturing. The objective is to design and integrate a three-degree-of-freedom (3-DOF) manipulator featuring 3D-printed elastic elements that reduce structural stiffness and absorb impacts during interaction. It is hypothesized that incorporating these flexible components contributes to improving the system's mechanical behavior and overall safety. The project development included the design of the robotic arm, the selection of polymeric materials, CAD modeling of torsional springs, their fabrication through 3D printing, and the experimental characterization of their stiffness. Furthermore, a position control system based on PID control was implemented, and human-robot interaction experimental tests were conducted. The results showed that the fabricated elastic elements exhibited adequate torsional stiffness and enabled stable system performance under various operating conditions. It is concluded that the integration of 3D-printed series elastic actuators constitutes a viable alternative for developing safe and adaptable robotic arms in service robotics applications.
Keywords: Human-Robot interaction, series elastic actuators, robotic arms, PID control systems, 3D printing.
Description:
CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El presente proyecto aborda la implementación de un brazo robótico para aplicaciones de robótica de servicio, orientado a mejorar la seguridad en la interacción humano-robot mediante el uso de actuadores elásticos en serie fabricados con manufactura aditiva. El objetivo es diseñar e integrar un manipulador de tres grados de libertad con elementos elásticos impresos en 3D que permitan reducir la rigidez estructural y absorber impactos durante la interacción. Se plantea como hipótesis que la incorporación de estos elementos flexibles contribuye a mejorar el comportamiento mecánico y la seguridad del sistema. El desarrollo del proyecto incluyó el diseño del brazo robótico, la selección de materiales poliméricos, el modelado CAD de resortes torsionales, su fabricación mediante impresión 3D y la caracterización experimental de su rigidez. Asimismo, se implementó un sistema de control de posición basado en control PID y se realizaron pruebas experimentales de interacción humano-robot. Los resultados mostraron que los elementos elásticos fabricados presentaron un comportamiento adecuado de rigidez torsional y permitieron un desempeño estable del sistema bajo diferentes condiciones de operación. Se concluye que la integración de actuadores elásticos en serie impresos en 3D constituye una alternativa viable para el desarrollo de brazos robóticos seguros y adaptables en aplicaciones de robótica de servicio