Diseño y Validación Experimental de un Agarrador de Dos Dedos Impreso en 3D con un Perfil en Forma de V para la Recolección de Desechos Livianos
Autores: Habibi, Mahboobe; Sutera, Giuseppe; Guastella, Dario Calogero; Muscato, Giovanni
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y Validación Experimental de un Agarrador de Dos Dedos Impreso en 3D con un Perfil en Forma de V para la Recolección de Desechos Livianos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Diseño
Fabricación
Pinza
Recolección de residuos
Robótica
Validación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta el diseño, fabricación y validación experimental de un agarre robótico de dos dedos con un perfil de punta en forma de V de 135 grados, adaptado para la recolección de desechos ligeros en robótica ambiental a escala de laboratorio. El agarre se desarrolló con un fuerte énfasis en la rentabilidad y la capacidad de fabricación, utilizando una impresora 3D de escritorio y servomotores estándar. Un mecanismo de enlace de cuatro barras permite el movimiento paralelo de las mandíbulas y asegura un contacto superficial estable durante el agarre, logrando un rango de apertura máximo de 71.5 mm para acomodar objetos cilíndricos comunes. Para validar la integridad estructural, se realizó un análisis de elementos finitos (FEA) bajo una carga de 0.6 kg, obteniendo un factor de seguridad de 3.5 y un estrés máximo de von Mises de 12.75 MPa, muy por debajo del límite de fluencia del material PLA. Las pruebas experimentales demostraron tasas de éxito de agarre de hasta el 80 por ciento para artículos de desecho típicos, incluyendo botellas, vasos desechables y bolsas de plástico. Si bien el agarre funciona de manera confiable con objetos rígidos y semi-rígidos, se necesitan más mejoras para manejar materiales altamente deformables como películas delgadas o bolsas suaves. El diseño propuesto ofrece ventajas significativas en términos de prototipado rápido (un tiempo de impresión de aproximadamente 10 h), modularidad y bajo costo de fabricación (con un costo estimado de material interno de 20 a 40 USD). Proporciona una solución práctica y accesible para tareas de recolección de desechos robóticos a pequeña escala y sirve como base para futuros desarrollos en agarres asequibles y específicos para aplicaciones.
Descripción
Este estudio presenta el diseño, fabricación y validación experimental de un agarre robótico de dos dedos con un perfil de punta en forma de V de 135 grados, adaptado para la recolección de desechos ligeros en robótica ambiental a escala de laboratorio. El agarre se desarrolló con un fuerte énfasis en la rentabilidad y la capacidad de fabricación, utilizando una impresora 3D de escritorio y servomotores estándar. Un mecanismo de enlace de cuatro barras permite el movimiento paralelo de las mandíbulas y asegura un contacto superficial estable durante el agarre, logrando un rango de apertura máximo de 71.5 mm para acomodar objetos cilíndricos comunes. Para validar la integridad estructural, se realizó un análisis de elementos finitos (FEA) bajo una carga de 0.6 kg, obteniendo un factor de seguridad de 3.5 y un estrés máximo de von Mises de 12.75 MPa, muy por debajo del límite de fluencia del material PLA. Las pruebas experimentales demostraron tasas de éxito de agarre de hasta el 80 por ciento para artículos de desecho típicos, incluyendo botellas, vasos desechables y bolsas de plástico. Si bien el agarre funciona de manera confiable con objetos rígidos y semi-rígidos, se necesitan más mejoras para manejar materiales altamente deformables como películas delgadas o bolsas suaves. El diseño propuesto ofrece ventajas significativas en términos de prototipado rápido (un tiempo de impresión de aproximadamente 10 h), modularidad y bajo costo de fabricación (con un costo estimado de material interno de 20 a 40 USD). Proporciona una solución práctica y accesible para tareas de recolección de desechos robóticos a pequeña escala y sirve como base para futuros desarrollos en agarres asequibles y específicos para aplicaciones.