61

CONCLUSIONES

Durante el desarrollo de la investigación, se obtiene un conjunto de datos

relevantes que permitieron el cumplimiento de los objetivos propuestos al

inicio de la misma, arrojando conclusiones que vislumbran una serie de

fortalezas y debilidades en el control de posicionamiento para las

articulaciones de un brazo robot de anatomía cartesiana, las cuales se

describen a continuación:

Se analizó la información existente relativa a los robots industriales de

anatomía cartesiana, control de posicionamiento y articulaciones en robótica

industrial; producto de revisar la bibliografía especializada y documentos

referidos al estudio. Dicho análisis se pudo referir al funcionamiento del

sistema, el cual permitió el cumplimiento de parámetros que permitieron

seleccionar las piezas correspondientes para conformar los ejes del brazo

robot, así como la forma más eficiente de ubicarlas para estructurarlo.

Luego, se estableció mediante un diseño las diferentes partes mecánicas

que sirvieron para materializar el robot de anatomía cartesiana propuesto,

debido a que se conformaron los bloques funcionales del sistema con ayuda

de las hojas técnicas de los componentes y se utilizó el software para diseño

asistido por computadora, AutoCAD. Esto permitió crear digitalmente la

estructura del robot y obtener el espacio de trabajo, expresado en

centímetros cúbicos, disponible para el posicionamiento del brazo cartesiano;

por consiguiente, el área dentro la cual el extrusor puede depositar material.

62

Más adelante, se formuló la estrategia de control para el posicionamiento

de las articulaciones; gracias al establecimiento de los diagramas de flujo los

cuales permitieron indicar el funcionamiento general del sistema, lo que

generó a su vez el algoritmo en el que se basa el control de posicionamiento

y permitió finalmente la creación de una interfaz básica para el envío de las

coordenadas al brazo robot.

Cabe señalar que la depuración del software permitió la mejora de la

interfaz gráfica; dando lugar a la simplificación del ambiente creado para

interactuar con el usuario.

Seguidamente, se diseñó el circuito electrónico para el desarrollo de las

estrategias de control, a través de los mecanismos acordados para la

comunicación entre el hardware y software, con lo que se creó y ajustó el

circuito electrónico, resultado de haber utilizado el programa Livewire,

consiguiéndose la adaptación de un canal de comunicación de alta

velocidad, vía cable USB, suficiente para transmitir 100bps y satisfacer los

requisitos del sistema.

También, se codificó cada uno de los bloques referentes a los diagramas

de flujos de los programas del microcontrolador y el computador, utilizando

para ello un lenguaje de programación de alto nivel. Esto permitió hacer uso

de diferentes librerías las cuales redujeron la dificultad durante la creación

del software de control, evidenciando la ventaja de utilizar el microcontrolador

PIC18F4550.

63

La gran cantidad de memoria que éste último posee, admitió la

codificación de un programa bastante extenso, es decir, un programa con la

cantidad de rutinas deseadas para controlar la posición del robot cartesiano.

Seguidamente, se construyeron las diferentes partes diseñadas, es decir,

el circuito de control en una placa electrónica con ayuda del programa

PCBWizard. Con esto se consiguió una pieza sólida, desde la perspectiva de

conexionado entre componentes electrónicos, que eliminó los contratiempos

producidos por cables sueltos y apartó el riesgo de cortocircuito que se

generaba por controlar el sistema desde un circuito montado en el

protoboard.

Conjuntamente, se estableció la interconexión entre las diferentes partes

construidas, vinculando detalladamente el lenguaje de programación con

cada I/O del PIC18F4550. Logrando con esto un sistema funcional y con

pocas posibilidades de interrupción durante los movimientos del brazo robot

por deficiente conexión.

Posteriormente, se demostró mediante pruebas el correcto funcionamiento

del control de posicionamiento para su posterior depuración; por lo que se

materializó el dispositivo final y se compiló el programa para el control del

sistema, con la ayuda de herramientas mecánicas y un programador de

microcontroladores.

En conclusión, después de ejecutar todas las fases metodológicas y, de

ese modo, cumplir con todos los objetivos específicos, se desarrolló el control

de posicionamiento para las articulaciones de un brazo robot de anatomía

64

cartesiana. Logrando codificar un software de control adaptado a un

prototipo, construido para exponer un fragmento del potencial presente en

ésta investigación. Aunque el mismo debe ser depurado; sobre todo en el

aspecto mecánico, representa un claro ejemplo para futuros desarrollos

dentro del ámbito de la robótica en Venezuela.

65

RECOMENDACIONES

Toda investigación se realiza con el fin de manejar una problemática o

causas de una situación y, de esta forma, determinar las posibles soluciones.

Basados en la propuesta de control de posicionamiento para un brazo robot

de anatomía cartesiana, que permitirá la manipulación de herramientas para

la fabricación de piezas a través de difusión de material, salieron a relucir

ciertos aspectos que dificultan el desempeño de dicho proyecto. Por ello, se

plantea una serie de recomendaciones con el objeto de corregirlos.

Como principal recomendación, se sugiere cambiar los motores paso a

paso por otros de mayor torque; cada uno estos idénticos entre sí, y utilizar

drivers MOSFET para poder controlarlos con PWM (Pulse-Width Modulation,

Modulación por Ancho de Pulsos); aumentado así la velocidad y potencia de

los ejes del robot.

Del mismo modo, para lograr un óptimo desplazamiento, precisión y

reducir el esfuerzo de los motores en el eje Z, se deben colocar los tornillos

sin fin perfectamente alineados y paralelos entre sí, y barras deslizantes, de

metal, paralelas a cada uno de estos, acoplados a una pieza elaborada a

medida con plástico ABS.

Por otro lado, se deben efectuar mejoras al software, elaborando un

algoritmo para la interpretación archivos .DXF (formato para dibujo asistido

por computadoras), y así maximizar la funcionalidad del sistema, logrando

que éste imprima figuras a partir de un diseño digital complejo.

66

A su vez, se sugiere la utilización de materiales livianos y resistentes,

hechos a medida, para conseguir que la estructura se mantenga estable y

nivelada durante su funcionamiento. Esto, aportaría grandes cambios al

sistema ya que logrará aumentar su eficiencia y, en el caso de producirlo en

masa, se originará un abaratamiento de costos.

Por último, se recomienda ampliar las opciones de interacción con el

usuario, agregándose un set de botones con los cuales se pueda navegar a

través de un menú y ejecutar comandos para el posicionamiento sin

necesitar de un computador, abarcando esto un nuevo bloque funcional y

proporcionando versatilidad al sistema.

67

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Disponible: http://pp3dp.com/images/download/UP%20Quick%20Start%20Guide.pdf. (Consulta: 2011, Octubre 19)

Z Corporation (2010). ZPrinter Brochure. (Documento en Línea). Disponible:

http://www.zcorp.com/documents/950_9062-ZPrinterBroch_ES.pdf. (Consulta: 2011, Octubre 19).

ANEXOS

70

ANEXO A

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

71

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

72

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

73

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

74

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

75

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

76

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

77

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

78

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

79

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

80

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

81

ANEXO A (Cont.)

HOJAS TÉCNICAS DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS

82

ANEXO B

PIEZAS MECÁNICAS

83

ANEXO B (Cont.)

PIEZAS MECÁNICAS

84

ANEXO C

CIRCUITO ELECTRÓNICO DE CONTROL

85

ANEXO D

DIAGRAMA DE PINES

86

ANEXO E

RUTINA PARA POSICIONAR EJES EN EL ORIGEN

void origen(){ velo=50; //retardo entre bobinas, velocidad pasox=0; pasoy=0; pasoz=0; while(!input(pin_a0)){ //x a la izquierda FC X D menosX(); } while(!input(pin_a3)){ //y adelante FC Y D menosY(); } while(!input(pin_a4)){ //Z abajo FC Z Izq menosZ(); } }

87

ANEXO F

INSTRUMENTO DE VALIDACIÓN POR EXPERTO

MARACAIBO, FEBRERO DE 2012

CIUDADANO

PRESENTE

Se acude a usted, con el propósito de hacer de su conocimiento, que

ha sido seleccionado para validad el T.E.G titulado Control de

posicionamiento para las articulaciones de un brazo robot de anatomía

cartesiana; razón por la cual se solicita de usted, responda a todas las

preguntas formuladas, colocando una X.

Agradeciendo su atención; atentamente,

_________________ _________________ _________________

88

ANEXOE (Cont.)

INSTRUMENTO DE VALIDACIÓN POR EXPERTO

VALIDACIÓN POR EXPERTOS

ü Los ítemes están en correspondencia con los objetivos formulados

SÍ NO

ü Existe relación entre los objetivos propuestos y las preguntas

elaboradas

SÍ NO

ü Las pruebas efectuadas evidencian el funcionamiento del modelo

desarrollado

SÍ NO

ü Se precisa la integración entre hardware y software

SÍ NO

ü Considera válido el instrumento

SÍ NO

_________________

FIRMA

89

ANEXOE (Cont.)

INSTRUMENTO DE VALIDACIÓN POR EXPERTO

Yo _________________, portador de la C.I. _________________

manifiesto por este medio que he revisado el instrumento acerca del

Control de posicionamiento para las articulaciones de un brazo robot de

anatomía cartesiana y lo he considerado _________________.

90

ANEXO G ESTRUCTURA DEL ROBOT CARTESIANO

91

ANEXO H

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES TIEMPO (PERIODO) DE EJECUCIÓN: Abril 2011 – Marzo 2012

N° ACTIVIDADES

MESES

ENERO FEBRERO MARZO

SEMANAS

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

1

Definición del funcionamiento del sistema a desarrollar.

2

Establecimiento de los estímulos de entrada y salida para el sistema.

3

Desarrollo general de los bloques funcionales e interconexiones que componen el sistema.

4

Establecimiento de un diagrama de flujo para indicar el funcionamiento general del sistema.

5

Acuerdo de los mecanismos para la comunicación entre hardware y software.

6

Codificación individual de los bloques del diagrama de flujo.

7 Elaboración del circuito electrónico.

8

Prueba y depuración del programa para el control del sistema.

9

Prueba de conexiones entre el hardware y el software.

• • •

10 Materialización del dispositivo final.

• •

11

Compilación del programa para el control del sistema.

• • • • •