Diseño y Fabricación de un Sistema de Almacenamiento Robotizado

Abstract

El presente trabajo final aborda el diseño, fabricación y puesta en marcha de un Sistema de Almacenamiento y Recuperación Automatizado (ASRS, por sus siglas en inglés) de carácter didáctico, destinado al Laboratorio de Mecatrónica (LabMe) de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias de la Universidad Nacional de San Luis. El proyecto surge de la necesidad de complementar la celda de fabricación flexible existente, proveyendo el eslabón de almacenamiento automatizado del que esta carecía. El objetivo principal fue desarrollar un prototipo funcional, de bajo costo y replicable, capaz de manipular, almacenar y gestionar un inventario de pallets a escala. Para ello, se diseñó un robot cartesiano de 3 Grados de Libertad (GdL) inspirado en los transelevadores industriales con una capacidad de almacenamiento de hasta 30 pallets. La metodología abarcó el diseño mecánico de los ejes, utilizando perfiles estructurales de aluminio, y un proceso de validación iterativo para los componentes estructurales clave que aseguraran la rigidez del sistema, logrando un tiempo de ciclo de aproximadamente 10 segundos y una tasa de éxito del 95% a la hora de realizar maniobras de almacenado o extracción. El desarrollo central fue el diseño de un sistema de extracción a medida, el cual implementa un control de posición en lazo cerrado de alta precisión mediante el uso de un encoder magnético y un controlador digital. El sistema de control general se centralizó en un microcontrolador, para el cual se diseñó y fabricó una placa de circuito impreso (PCB) a medida. El firmware desarrollado gestiona tanto los perfiles de movimiento con rampas de aceleración de los ejes principales como la interfaz humano-máquina (HMI), la cual está basada en un servidor web que permite la operación y monitorización remota del robot. El resultado es un prototipo completamente funcional que fue validado mediante pruebas empíricas de ciclo de trabajo, repetitibilidad y efectividad, cumpliendo con los objetivos de diseño establecidos. Se documenta la resolución de desafíos de integración electrónica y la sintonización de los controladores.