diseño e implementación de un prototipo robótico Ápodo corregido
Post on 16-Sep-2015
233 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
HIPTESIS
CONSTRUCCIN DE CUATRO MDULOS PARA UN PROTOTIPO ROBTICO PODO
SEMILLERO DE INVESTIGACIN EN ROBOTICA Y AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL UPTC
UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRNICA
FACULTAD SECCIONAL SOGAMOSO
2006
CONSTRUCCIN DE CUATRO MDULOS PARA UN PROTOTIPO ROBTICO PODO
Investigadores
MARIO ARTURO SANABRIA ACEVEDO
LEONARDO IVAN GUERRERO ALVAREZ
CARLOS ANDRES FAGUA CONTRERAS
Coordinador
WILSON JAVIER PREZ HOLGUN
SEMILLERO DE INVESTIGACIN EN ROBOTICA Y AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL UPTC
Proyecto presentado a la convocatoria Interna
No 010 Vice-rectora Acadmica, Direccin de Investigaciones
UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRNICA
FACULTAD SECCIONAL SOGAMOSO
2006
1. INFORMACIN GENERAL DEL PROYECTO:Ttulo:
CONSTRUCCIN DE CUATRO MDULOS PARA UN PROTOTIPO ROBTICO PODO
Tipo de Proyecto:
Investigacin Bsica:Investigacin Aplicada:
XDesarrollo Tecnolgico o Experimental: Creacin Artstica:
Otro:
Proyecto Presentado por:
Joven InvestigadorGrupo de Investigacin
Semillero de InvestigacinX
Lugar de Ejecucin del Proyecto:
Ciudad:
SogamosoDepartamento:
Boyac
Duracin del Proyecto (en meses): OCHO (8)
Fecha de iniciacin (dd/mm/aaaa): 08/08/2006Fecha de Terminacin (dd/mm/aaaa): 04/08/2007
Investigador Principal: MARIO ARTURO SANABRIA ACEVEDO c.c # 74.380.039 de Duitama
Lugar y fecha de nacimiento: 23/03/1984
Correo electrnico: sanabriaelectro@yahoo.com.mx Telfono: 311-4546890
Direccin de correspondencia: Calle 4 Sur No 15-134 Cubculo de Investigaciones
Facultad: Seccional SogamosoEscuela: Ingeniera Electrnica
Centro de Investigacin:
Centro de Investigacin y Formacin Avanzada UPTC Sogamoso CIFAS
Nombre del Grupo o Grupos de Investigacin: (registre el nombre tal como aparece en el Aplicativo Grup-LAC)
Total de Investigadores (nmero)
GRUPO DE INVESTIGACIN EN ROBTICA Y AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL "GIRA"EscalafonadoDocentes UPTC2
ReconocidoInvestigadores Externos
AvaladoXEstudiantes postgrado
Registrado
EscalafonadoJvenes investigadores1
ReconocidoEstudiantes pregrado / Semilleros16
Avalado
RegistradoTOTAL19
Nombre de los co-investigadores:
WILSON JAVIER PREZ HOLGUN (Coordinador)
CARLOS ANDRES FAGUA ONTRERASLEONARDO IVAN GUERRERO ALVAREZ
Nombre del semillero y/o del Joven Investigador que participa en el Proyecto:
SEMILLERO DE INVESTIGACIN EN ROBOTICA Y AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL UPTC
Nombre de la Lnea de Investigacin del grupo en la que se inscribe el proyecto:
Robtica Mvil Inteligente
Objetivo de la lnea de la investigacin:
Estudiar las posibilidades de aplicacin de la robtica mvil, basada en inteligencia artificial y computacional, orientada a dar solucin a problemas reales del entorno
Recursos para la ejecucin del Proyecto de Investigacin
Valor solicitado a la Direccin de Investigaciones UPTC: $ 500.000.oo
Aportes (efectivo + especie) UPTC : $ 4646.000.oo
Aportes (efectivo + especie) cofinanciacin : $ 0 .oo
Valor total (solicitado + UPTC+ Cofinanciacin) : $ 5146.000.oo
Descriptores / Palabras claves:
Convocatoria a la cual se presenta el proyecto: CONVOCATORIA INTERNA 010
Evaluadores: Relacione 4 Investigadores Internos expertos en el tema de su propuesta (Nombres completos, correos electrnicos, nmero telefnico)
1. Liliana Fernndez Samac
lilifersamaca@yahoo.es312-37136422. Oscar Oswaldo Rodrguez
orodriguez@sogamoso.uptc.edu.co310-3418290
3. Nelson Barrera Lombana
barreranelson@yahoo.com311-50129334. Jorge Julin Moreno Rubio
jjmorenorubio@yahoo.com316-7496465
2. RESUMEN
CONSTRUCCIN DE CUATRO MDULOS PARA UN PROTOTIPO ROBTICO PODO
A continuacin se describe una propuesta de investigacin que busca la construccin de cuatro mdulos para implementar un robot podo (es decir sin patas), que desarrolle movimientos ligeros sobre diferentes terrenos simulando la traslacin y el avance de gusanos y serpientes de tal forma que utilice su estructura para desarrollar un continuo movimiento sin esforzar sus mecanismos.
Se llevara a cabo una investigacin experimental basada en las pruebas de movimiento y la caracterizacin de las ondas producidas por el mismo movimiento de los gusanos, as como el desplazamiento necesario para mantener una estabilidad adecuada que perdure en el tiempo del recorrido.
El propsito a mediano plazo es ensamblar perfectamente la estructura fsica del robot en diferentes materiales analizando su dinmica para determinar la mejor composicin.
Esta es una propuesta desarrollada por los estudiantes de Ingeniera Electrnica MARIO ARTURO SANABRIA ACEVEDO, LEONARDO IVAN GUERRERO ALVAREZ y CARLOS ANDRES FAGUA CONTRERAS integrantes del Semillero de Investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial UPTC, bajo la Coordinacin del Ingeniero WILSON JAVIER PREZ HOLGUN.
3. DESCRIPCIN DEL PROYECTO
3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
3.1.1 DESCRIPCION DEL PROBLEMA
En el semillero de investigacin de robtica y automatizacin de la Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia (UPTC) Seccional Sogamoso, ha surgido la inquietud de desarrollar prototipos robticos para la industria. As mismo se han asignado diseos robticos buscando una aplicacin fundamental y trascendental que aporte a la sociedad y al desarrollo del grupo de investigacin.
Pensando en ello se ha querido implementar un diseo enfocado a futuras aplicaciones relacionadas con la exploracin de terrenos y lugares de difcil acceso donde los seres humanos no pueden llegar. Por eso, planteamos el diseo de un robot podo como una posible solucin a esta problemtica. Estos robots emulan los movimientos tpicos de un gusano de seda y como su nombre lo indica, no poseen patas, es decir, que utilizan las caractersticas de su estructura para arrastrarse en libre direccin sin necesidad de aplicar mecanismos de rotacin y desplazamiento como ruedas.
El desarrollo debe comenzar con un perfecto ensamble de la estructura fsica del robot. Se deben tener en cuenta situaciones de movimiento ya que el gusano se arrastra por lo que hay mucho rozamiento con la superficie. Adems es muy importante tener en cuenta que hay que sincronizar muy bien todos los mecanismos. Los criterios de diseo para construir los mdulos del robot son diversos, la sencillez en las piezas es primordial para que se puedan construir prototipos a mano. Las piezas, tambin pueden ser fabricadas industrialmente en materiales como fibra de vidrio o plstico industrial o en otro material fcilmente maleable como MDF (madeflex). A medida que se van implementado modelos y segn la necesidad, se requiere ir mejorando la calidad del material y la fabricacin del robot para aumentar as el objetivo de exploracin. Todas estas son ideas desarrolladas por diseos preliminares, que nos ayudaran al diseo planteado.
Los mdulos permiten la conexin en fase y desfase, ya que el robot necesita el desfase para poder efectuar el movimiento en un plano y cambiar de direccin, para poder efectuar giros. Abordando la electrnica del mecanismo es importante facilitar el cableado, de tal forma que los cables puedan pasar de un mdulo a otro. Para la realizacin de los mdulos, podemos analizar los que ya han sido desarrollados en proyectos como Cube Reloaded. Estos diseos fueron acondicionados libremente y reformados de acuerdo con el material utilizado.
Al revisar las ideas planteadas desde el comienzo de la investigacin se ha encontrado una amplia gama de aplicaciones que podran ser tenidas en cuenta para el desarrollo de un proyecto como: excavaciones y exploracin, aseo en lugares muy pequeos, monitoreo de procesos industriales en sitios sometidos a grandes temperaturas, censar terrenos y reas explosivas, entre otras. Sin embargo, se quiso referir la investigacin al diseo y la implementacin de un prototipo base que en futuros trabajos se convierta en un herramienta que contribuya y aporte a la sociedad en el campo de ciencias exactas y de la tierra.
3.2 OBJETIVOS
3.2.1 Objetivo General
Construir cuatro mdulos para un prototipo robtico podo con caractersticas especficas, tomando como base la locomocin de los gusanos de seda.
3.2.2 Objetivos Especficos
Construir un diseo apropiado para la elaboracin de mdulos dinmicos que permitan la ejecucin de la estructura fsica del prototipo.
Identificar los factores de riesgo en la locomocin del robot. Buscar los materiales necesarios para la construccin de mdulos y estructura fsica.
Acondicionar motores y partes mecnicas al sistema funcional de movimiento.
3.3 METODOLOGIA
3.3.1 ASPECTOS METODOLGICOS
3.3.1.1 TIPO DE INVESTIGACIN
Se planea realizar una investigacin aplicada, teniendo en cuenta el diseo y construccin de otros prototipos robticos apodos, desarrollados por trabajos investigativos anteriores. Adicionalmente, se llevara a cabo una investigacin experimental basada en las pruebas de movimiento de los gusanos, as como el desplazamiento necesario para mantener una estabilidad adecuada que perdure en el tiempo del recorrido.
3.3.1.2 MTODO DE INVESTIGACIN
Se ha pensado en un mtodo de investigacin deductivo, basado en los resultados arrojados por la naturaleza de locomocin de los animales que se desplazan sobre su dorso. Por lo que adems se requiere de la observacin del desplazamiento de gusanos y similares para llegar a su objetivo.
3.3.2 PROCESO METODOLOGICO
Para llevar a cabo la construccin del robot, las actividades planeadas son:
1. Bsqueda y seleccin de la informacin
2. Estudio del funcionamiento de los robots podos y establecimiento de su estado de arte
3. Identificacin de los factores de riesgo en la locomocin del robot
4. Determinacin de movimientos para la correcta ejecucin del prototipo.
5. Bsqueda de materiales para la construccin de mdulos y estructura fsica.6. Acondicionamiento de motores al sistema funcional de movimiento. Reconocimiento de sistema de control para iniciar programacin de mecanismos mecnicos.
7. Implementacin de la estructura junto con los mecanismos de locomocin (servomotores) y electrnica de control de los mismos.
8. Pruebas de movimiento a mecanismos y factores de ruido del sistema electrnico, protocolo e inspeccin.
9. Correccin de posibles fallas y mejoramiento de los sistemas de control as como la esttica en la estructura fsica.
10. Socializacin de resultados (informes y sustentacin final)
3.4 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADDESCRIPCINTIEMPO EN MESES
12345678
1Bsqueda y seleccin de la informacin
2Estudio del funcionamiento de los robots podos y establecimiento de su estado de arte
3Identificacin de los factores de riesgo en la locomocin del robot
4Determinacin de movimientos para la correcta ejecucin del prototipo.
5Bsqueda de materiales para la construccin de mdulos y estructura fsica.
6Acondicionamiento de motores al sistema funcional de movimiento.
Reconocimiento de sistema de control para iniciar programacin de mecanismos mecnicos.
7Implementacin de la estructura junto con los mecanismos de locomocin (servomotores) y electrnica de control de los mismos.
8Pruebas de movimiento a mecanismos y factores de ruido del sistema electrnico, protocolo e inspeccin.
9Correccin de posibles fallas y mejoramiento de los sistemas de control as como la esttica en la estructura fsica.
10Desarrollo de nuevos estudios para incluir futuras aplicaciones como exploracin de terrenos.
11Socializacin de resultados (informes y sustentacin fina)
Todas las actividades sern responsabilidad de los investigadores principales y los co-investigadores.
3.5 RESULTADOS/PRODUCTOS ESPERADOS Y POTENCIALES BENEFICIARIOSTabla 3.5.1 Resultados Relacionados con la Generacin de Conocimiento y/o Nuevos Desarrollos Tecnolgicos
Resultado / Producto esperadoIndicadorBeneficiario
Construccin de los mdulos para un prototipo robtico podo.Articulo cientfico que verifique su diseo y construccin. - Semillero de investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial GIRA.
- Grupo de investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial GIRA.
- Personas relacionadas con el rea de la geologa y al exploracin de terrenos.
- Comunidad de la Escuela de Ingeniera Electrnica de la UPTC
- Investigaciones relacionadas.
Tabla 3.5.2 Resultados Conducentes al Fortalecimiento de la Capacidad Cientfica Nacional
Resultado / Producto esperadoIndicadorBeneficiario
Inicio de exploracin y monitoreo de terrenos.Mdulos de un Prototipo Robtico podo.- Grupo GIRA.
- Investigadores de terrenos interesados en la exploracin en general.
-Investigaciones relacionadas con la Robtica y los procesos industriales.
Tabla 3.5.3 Resultados dirigidos a la Apropiacin Social del Conocimiento
Resultado / Producto esperadoIndicadorBeneficiario
1 Informacin tcnica y tecnolgica de los procesos desarrollados en la ejecucin del proyecto.Informe final del proyecto- Semillero de investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial GIRA.
- Grupo de investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial GIRA.
- Comunidad de la Escuela de Ingeniera Electrnica de la UPTC
- Investigaciones relacionadas.
Sustentacin Publica del proyecto: una vez sean finalizados los procedimientos y el tiempo estipulado en el cronograma del proyecto, programada por el centro de Investigaciones de la Seccional.Acta de sustentacin y aprobacin por parte de la Direccin de Investigaciones y el centro de Investigaciones de la Seccional.- Semillero de investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial GIRA.
- Grupo de investigacin GIRA.
- Otros grupos de investigacin de la UPTC, relacionados con la temtica del proyecto.
- Comunidad de la Escuela de Ingeniera Electrnica de la UPTC.
- Investigaciones relacionadas.
Una Ponencia en evento especializado, que permita evidenciar los avances y/o resultados del proyecto.Certificado de participacin en el evento.- Semillero de investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial GIRA.
- Investigaciones relacionadas.
- Comunidad de la Escuela de Ingeniera Electrnica de la UPTC.
3.6 IMPACTOS ESPERADOS A PARTIR DEL USO DE LOS RESULTADOS
IMPACTO ESPERADOCLASE DE IMPACTOPLAZO (AOS)INDICADOR VERIFICABLESUPUESTOS
Generacin de herramientas tecnolgicas locales, accesibles y funcionales, que apoyen la creacin de prototipos robtico a nivel local y a partir de procesos formativos en investigacin.CIENTFICO Y TECNOLGICO5Nmero de prototipos robticos creados en el semillero.- Vinculacin de mas estudiantes al semillero interesados en esta temtica.
-Apoyo institucional con claras polticas referidas a la investigacin sobre la robtica.
Construccin de prototipos robticos podos utilizados en la labor de exploracin de terrenos, creados por estudiantes de la UPTC.SOBRE EL MEDIO AMBIENTE Y LA SOCIEDAD8Numero de prototipos robticos construidos con estas caractersticas.Vinculacin de mas estudiantes al semillero interesados en esta temticas.
Vinculacin de sectores productivos e investigativos que apoyen y financien el desarrollo de este tipo de proyectos.
3.6 CONFORMACIN Y TRAYECTORIA DEL SEMILLERO DE INVESTIGACIN
El Semillero de Investigacin en Robtica y Automatizacin Industrial UPTC, ha surgido como una iniciativa para estudiar y desarrollar aplicaciones relacionadas con la robtica y la automatizacin industrial a partir de procesos relacionados con la formacin investigativa desde los primeros semestres de estudio. Bajo la coordinacin del Ing. Wilson Javier Prez Holgun, el semillero cuenta con mas de diez integrantes, todos ellos estudiantes de la Escuela de Ingeniera Electrnica UPTC, comprometidos con su desarrollo acadmico y concientes de la necesidad de fortalecer su espritu investigativo a travs del desarrollo de propuestas, la socializacin de resultados y la participacin en encuentros y otros eventos especializados.
3.7 BIBLIOGRAFA
GONZALEZ, Juan. Robot Cube Revolutions. Universidad de Madrid.2002
Locomotion of a Modular Worm-like Robot using a FPGA-based embeded MicroBlaze Soft-processor Clawar 2004
Cube Revolutions: Locomocin de un Robot podo Modular con el Procesador MicroBlaze JCRA 2004
Diseo de Robots podos, trabajo de iniciacin a la investigacin. Junio 2003
Microcontroladores Intel Mcs 51 Arquitectura y Programacin Universidad Politcnica de Valencia.
TORRES F., POMARES J., GIL P., PUENTES S., ARACIL R. (2002). Robots y Sistemas Sensoriales; ed. Prentice Hall, Espaa.
4. PRESUPUESTO
Tabla 4.1 Presupuesto global de la propuesta por fuentes de financiacin (en miles de $)
RUBROSFUENTESTOTAL
UPTCCOFINANCIACIN.
DINOTRASEfectivoEspecie
EfectivoEspecie
PERSONAL$0$0$3,350$0$0$3,350
EQUIPOS$0$0$823$0$0$823
SOFTWARE$0$0$437$0$0$437
MATERIALES$220$0$0$0$0$220
MATERIAL BIBLIOGRFICO$0$0$0$0$0$0
PUBLICACIONES $30$0$0$0$0$30
SERVICIOS TCNICOS$250$0$0$0$0$250
SALIDAS DE CAMPO$0$0$0$0$0$0
VIAJES$0$0$0$0$0$0
CONSTRUCCIONESNo financiable
MANTENIMIENTONo financiable
TOTAL$500$0$4,610$0$0$5,110
Tabla 4.2 Descripcin de los gastos de personal (en miles de $)
Nombre del Investigador*CEDULA
Formacin AcadmicaFuncin dentro en el proyectoDedic. Horas/semana
RECURSOSTOTAL
UPTCCOFINANCIACIN.
DINOTRASEfectivoEspecie
EfectivoEspecie
Wilson Javier Prez Holgun9.396.313MaestraCoordinador del proyecto
5$3,350$3,350
TOTAL$0$0$3,350$0$0$3,350
*Si el Grupo tiene Joven Investigador incluirlo dentro del personal del proyecto, as como el personal de planta que participara en el proyecto.
Tabla 4.3 Descripcin de los equipos que se planea adquirir (en miles de $)
EQUIPO*JUSTIFICACINRECURSOSTOTAL
UPTCCOFINANCIACIN.
DINOTRASEfectivoEspecie
EfectivoEspecie
Generador de SealesAnlisis de seales digitales y anlogas requeridas en el diseo y construccin del robot apodo.$152$152
Osciloscopio digitalRequerido para el anlisis de seales elctricas en la construccin y pruebas tcnicas del robot.$384$348
2 MultimetrosRequeridos en la construccin del prototipo para la medicin de seales elctricas.$56$56
Programador de Microcontroladores PICRequerido para el Diseo, construccin y prueba de los circuitos programables del prototipo robtico.$20$20
1 Computador de EscritorioIndispensable para el diseo, simulacin e implementacin de los algoritmos del prototipo. $247$247
TOTAL$0$0$823$0$0$823
* Se planea trabajar con los equipos del laboratorio de la Escuela de Ingeniera Electrnica de la UPTC y se ha considerado el 10% del valor de cada elemento, segn el plan de compras UPTC AO 2005.Tabla 4.4 Descripcin del software que se planea adquirir (en miles de $).
SOFTWARE*JUSTIFICACINRECURSOSTOTAL
UPTCCOFINANCIACIN.
DINOTRAS
EfectivoEspecieEfectivoEspecie
PIC COMPILERProgramacin de interfases de usuario$0$0$437$0$0$437
TOTAL$0$0$437$0$0$437
*Software encontrado en el laboratorio de la Escuela de Ingeniera Electrnica de la UPTC y se ha considerado el 10% del valor real, segn el plan de compras UPTC AO 2005.
Tabla 4.5 Descripcin y justificacin de los viajes (en miles de $)
Lugar /No. de viajesJustificacinPasajes ($)Estada ($)Total dasRECURSOSTOTAL
UPTCCOFINANCIACIN
DINOTRAS
EfectivoEspecieEfectivoEspecie
TOTAL$0$0$0$0$0$0$0$0$0
Tabla 4.6 Valoracin salidas de campo (en miles de $)
temCosto unitario#Total
TOTAL$00$0
Tabla 4.7 Materiales y suministros (en miles de $)
Materiales*JustificacinValor
4 servomotoresFundamental para la construccin de mdulos, el enlace de cada uno de estos y la generacin de movimiento del robot.$150
Componentes ElectrnicosFundamentales para la construccin de circuitos elctricos del prototipo robtico. $50
Material de oficina (papeleria, disquetes CDs, gastos de impresion)Indispensable para la elaboracin de pruebas; socializacin de informacin mediante la presentacin de informes y artculos generados durante la ejecucin del proyecto.$20
TOTAL$220
Tabla 4.8 Servicios Tcnicos (en miles de $)
Tipo de servicioJustificacinValor
Maquinado de partes mecnicas y construccin de bases para el prototipoPara el diseo y construccin del prototipo robtico, es fundamental el diseo y construccin de partes, bases y sistemas mecnicos que respondan a los requerimientos establecidos para el desarrollo del proyecto.$150
Construccin de circuitos impresosFundamentales para la construccin de circuitos elctricos del prototipo robtico. $50
Soldaduras especialesRequeridas en la construccin de estructuras mecnicas del prototipo robtico.$50
TOTAL$250
Tabla 4.9 Bibliografa (en miles de $)
temJustificacinValor
TOTAL$0
Tabla 4.10 Publicaciones (en miles de $)
TEMJUSTIFICACINVALOR
DIN (30% DEL VALOR TOTAL)COFINANCIACINTOTAL
Informe final y Manual de Usuario del Robot Apodo ($100.000)Para el correcto uso del robot, por parte de personal del semillero de Investigacin en Robtica y Automatizacin industrial, el grupo GIRA y en general la comunidad de la UPTC.$300$30
TOTAL $30$0$30
top related