Efector final tipo pinza de dos dedos con control de fuerza de agarre para manipulación de objetos cilíndricos

Abstract

Este trabajo desarrolla un efector final tipo pinza con control de fuerza de agarre, orientado a la manipulación de objetos cilíndricos de distintas dimensiones y peso variable, mediante una solución adaptable y funcional. La investigación siguió una metodología documental, descriptiva y experimental. En primer lugar, se revisó el estado del arte sobre efectores finales y sistemas de control de agarre; posteriormente, se diseñó el mecanismo, se realizaron simulaciones del sistema de control y se fabricó la estructura mediante impresión 3D, integrando los componentes electrónicos necesarios. Aunque la estructura principal del Gripper es rígida, el sistema incorpora resortes que le proporcionan flexibilidad mecánica. Esta característica permite que la pinza se abra ligeramente y se adapte a variaciones en el diámetro de los objetos cilíndricos durante la manipulación, mejorando su capacidad de ajuste y agarre. El diseño fue modelado en software para asegurar el correcto ensamble de las piezas y evitar interferencias. Se seleccionó PLA por su resistencia, durabilidad y facilidad para realizar rediseños rápidos mediante impresión 3D. Las simulaciones mediante diagramas de bloques permitieron verificar el comportamiento del control de fuerza usando un sensor angular, con una respuesta estable. El control de fuerza se relaciona con la apertura de la pinza, ya que la posición de los dedos determina el contacto con el objeto y la fuerza de agarre aplicada. Para este análisis, se consideró una configuración simétrica, lo que permitió calcular las aperturas mínima y máxima de la pinza en función del diámetro de los objetos cilíndricos. Además, estos cálculos permitieron estimar el torque requerido por el servomotor para accionar el mecanismo y garantizar un agarre adecuado. Los resultados evidencian que el diseño mecánico es funcional, que los componentes electrónicos seleccionados son compatibles con la implementación y que se cumplen los parámetros de diseño establecidos al inicio del proyecto. El sistema alcanzó un torque final de 1,83 kg·cm al aplicar 5 V, con un tiempo de respuesta de entre 5 y 6 s, reduciendo la presencia de sobre impulsos. Finalmente, el prototipo logró manipular objetos cilíndricos de entre 100 y 300 gramos.