informe final - tesis.unsm.edu.pe

44
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN· TARAPOTO OFICINA DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO CONCURSO DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 2013 INFORME FINAL "DISEÑO DE UN BRAZO ROBOT HIDRÁULICO DE DESPLAZAMIENTO AUTOMÁTICO ASISTIDO POR COMPUTADORA" INVESTIGADOR RESPONSABLE: lng. ANDY HIRVYN RUCOBA REÁTEGUI INVESTIGADORES CO ·RESPONSABLES: lng. M.Sc. JORGE DAMIÁN VALVERDE IPARRAGUIRRE lng. BUENAVENTURA RÍOS RÍOS lng. JOSÉ ENRIQUE CELIS ESCUDERO. INVESTIGADORES COLABORADORES: lng. CARLOS ARMANDO RÍOS LÓPEZ Lic. M.Sc. CARLOS RODRÍGUEZ GRÁNDEZ . lng. M.Sc. HORACIO RAMÍREZ GARCIA lng. Mg. CARLOS ENRIQUE LÓPEZ RODRÍGUEZ lng. JOHN CLARK SANTA MARÍA PINEDO lng. PEDRO ANTONIO GONZÁLES SÁNCHEZ Estud. JORGE BRYAN RUCOBA LUNA Estud. PEDRO EVER VÁSQUEZ YLQUIMICHE Estud. JAIR VÁSQUEZ RÍOS Estud. ROSARIO MARUBÍ OLANO R AMÍREZ Estud. MAURO RUBÉN FLORtS FLORE$ Administrativo: TONNY TUESlA PINEDO TARAPOTO - MAYO, 2(114

Upload: others

Post on 29-Jun-2022

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN· TARAPOTO

OFICINA DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO CONCURSO DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 2013

INFORME FINAL "DISEÑO DE UN BRAZO ROBOT HIDRÁULICO DE DESPLAZAMIENTO

AUTOMÁTICO ASISTIDO POR COMPUTADORA"

INVESTIGADOR RESPONSABLE: lng. ANDY HIRVYN RUCOBA REÁTEGUI

INVESTIGADORES CO ·RESPONSABLES:

lng. M.Sc. JORGE DAMIÁN VALVERDE IPARRAGUIRRE

lng. BUENAVENTURA RÍOS RÍOS

lng. JOSÉ ENRIQUE CELIS ESCUDERO.

INVESTIGADORES COLABORADORES: lng. CARLOS ARMANDO RÍOS LÓPEZ Lic. M.Sc. CARLOS RODRÍGUEZ GRÁNDEZ

. lng. M.Sc. HORACIO RAMÍREZ GARCIA lng. Mg. CARLOS ENRIQUE LÓPEZ RODRÍGUEZ lng. JOHN CLARK SANTA MARÍA PINEDO lng. PEDRO ANTONIO GONZÁLES SÁNCHEZ Estud. JORGE BRYAN RUCOBA LUNA Estud. PEDRO EVER VÁSQUEZ YLQUIMICHE Estud. JAIR VÁSQUEZ RÍOS Estud. ROSARIO MARUBÍ OLANO R AMÍREZ Estud. MAURO RUBÉN FLORtS FLORE$ Administrativo: TONNY TUESlA PINEDO

TARAPOTO - MAYO, 2(114 .¡

Page 2: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN -TARAPOTO

OFICINA DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

CONCURSO DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 2013

INFORME FINAL

"DISEÑO DE UN BRAZO ROBOT HIDRÁULICO DE

DESPLAZAMIENTO AUTOMÁTICO ASISTIDO POR COMPUTADORA"

Investigador Responsable:

lng. Andy Hirvyn Rucoba Reátegui

Investigadores Ca-Responsables:

lng. M.Sc. Jorge Damian Valverde lparraguirre

lng. Buenaventura Ríos Ríos

lng. José Enrique Celis Escudero

Investigadores Colaboradores:

lng. Carlos Armando Ríos López Lic. M.Sc. Carlos Rodríguez Grández lng. M.Sc. Horacio Ramírez García lng. Mg. Carlos Enrique López Rodríguez lng. John Clark Santa María Pinedo lng. Pedro Antonio Gonzáles Sánchez Estud. Jorge Bryan Rucoba Luna Estud. Pedro Ever Vásquez Ylquimiche Estud. Jair Vásquez Ríos Estud. Rosario Marubí Olano Ramírez Estud. Mauro Rubén Flores Flores Administrativo. Tonny Tuesta Pinedo

TARAPOTO • MAYO, 2014.

Page 3: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

1

TÍTULO "Diseño de un brazo robot hidráulico de desplazamiento automático asistido por

computadora"

AUTORES

1. Investigador Responsable:

• lng. Andy Hirvyn Rucoba Reátegui

2. Investigadores Co-Responsables

• lng. M.Sc. Jorge Damian Valverde lparraguirre

• lng. Buenaventura Ríos Ríos

• lng. José Enrique Celis Escudero

3. Investigadores Colaboradores:

• lng. Carlos Armando Ríos López

• Lic. M.Sc. Carlos Rodríguez Grández

• lng. M.Sc. Horacio Ramírez García

• lng. Mg. Carlos Enrique López Rodríguez

• lng. John Clark Santa María Pinedo

• lng. Pedro Antonio Gonzáles Sánchez

• Estud. Jorge Bryan Rucaba Luna

• Estud. Pedro Ever Vásquez Ylquimiche

• Estud. Jair Vásquez Ríos

• Estud. Rosario Marubí Olano Ramírez

• Estud .. Mauro Rubén Flores Flores

• Administrativo. Tonny Tuesta Pinedo

Page 4: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

2

AGRADECIMIENTO

Este trabajo comenzó como un sueño y hoy gracias al apoyo de mucha gente

es una realidad, por ello los que hemos participado en la presente

investigación, queremos agradecer a nuestros Alumnos, Colegas y Personal

Administrativo de la Facultad de Ingeniería de Sistemas e Informática, que de

manera directa o indirectamente han colaborado con este proyecto.

El Equipo de Investigación.

Page 5: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

3

ÍNDICE

l. RESUMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

11. ABSTRACT.......................................................................................... 5

111. INTRODUCCIÓN ................................................................................. 6

IV. MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................ 11

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................. 15

VI. CONCLUSIONES ................................................................................ 31

VII. RECOMENDACIONES ........................................................................ 33

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 34

IX. ANEXOS ............................................................................................... 36

Page 6: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

4

RESUMEN

En la actualidad debido al resurgimiento de la industria en la región San

Martín, las empresas hacen denodados esfuerzos por ser cada vez más

competitivas, insertando en sus procesos, sistemas automatizados y

controlados por computadora, sin embargo los altos costos de implementación,

asesoría y consultoría en materia de control de procesos hace que las

empresas desistan de invertir en automatización. Frente a esto la Facultad de

Ingeniería de Sistemas e Informática de la UNSM-T promueve la investigación

en el control de procesos, con el fin de poder atender las necesidades de

nuestra región apoyado en la robótica, que es una tecnología, que estudia el

diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas

por el hombre o que requieren del uso de la inteligencia artificial. Ante esto, se

hace necesario que se plantee un diseño de un brazo robot hidráulico asistido

por computadora, acorde a la realidad y necesidad de las empresas de nuestra

región, tratando de hacer un diseño eficiente y de bajo costo de fabricación.

Esta investigación obtiene sus fundamentos de .diseño en el uso de la

tecnología para lograr el desarrollo de proyectos acorde a nuestras

necesidades, basándose en el SolidWork como herramienta de diseño y en el

LabVIEW como herramienta de programación gráfica, que nos ayuda a escalar

desde el diseño hasta las pruebas y desde los sistemas pequeños hasta los

grandes sistemas.

Palabras Clave:.-'.: Brazo robot, hidráulica, Solidwork, LabView

Page 7: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

5

ABSTRACT

"Design of a hydraulic robot arm of auto-scroll computer-aided"

Currently due to the reviva! of the industry in the San Martín region, companies

make many efforts to become more competitive, for which inserted into their

processes, automated systems controlled by computers; however, the high

costs of implementation, advisory and consultancy in process control, makes

companies desist from investing in automation. Therefore, the Faculty of

Engineering Systems and lnformatic of the UNSM-T, prometes research in

process control, with the aim of addressing the needs of our region, supported

in the robotics, study the design and construction of machines, and are able to

perform tasks that makes the man. Therefore, it is necessary to design a

hydraulic robot arm assisted by computer, according to the reality of companies

in our region, performing an efficient design, and low cost in manufacturing.

This research bases its design on technology; whereby, development projects

are becoming according to our needs, based on SolidWork as a design tool,

and in the LabView as a tool graphical programming, helping us to climb from

design to testing and from small systems to large systems.

Keywords: Robot arm, hydraulic, Solidwork, LabView.

Page 8: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

6

INTRODUCCIÓN

El trabajo de investigación que a continuación presentamos, es un tema de

mucha importancia para nosotros mismos y en especial para aquellas

empresas industriales de nuestra región.

Los robots, "desde su aparición en la industria en los años 60 y tras unos

comienzos inciertos demostraron su utilidad y eficacia, popularizándose en las

fábricas e industrias, en particular en la automovilística, durante las décadas de

los 70 y 80" (Molina, 2012, p. 64). Actualmente se ha conseguido mayor

diversificación en el uso de los robots, presentándose nuevas oportunidades de

investigación para las Universidades; conocedores de esto, la Facultad de

Ingeniería de Sistemas e Informática de la Universidad Nacional de San Martín,

viene implementando su laboratorio de mecatrónica, permitiendo de este modo

que sus alumnos y docentes amplíen su campo de investigación, prueba de

ello es la presente investigación. Con este proyecto se pretende acercar más a

los alumnos a las nuevas tecnologías y mostrar al sector empresarial e

industrial de nuestra región San Martín, que la Facultad de Ingeniería de

Sistemas de la UNSM-T, está a la vanguardia de la tecnología y en condiciones

de prestar soluciones a los diferentes problemas o necesidades de sus

empresas, sobre todo ahora que las empresas hacen denodados esfuerzos por

ser cada vez más competitivas, insertando en sus procesos sistemas

automatizados y controlados por computadora, pero que debido a los altos

costos de implementación, asesoría y consultoría en materia de control de

procesos, muchas veces hace que los empresarios desistan de invertir en

automatización.

El presente proyecto de investigación tiene como objetivo principal el diseño y

la construcción de un brazo robot hidráulico para cumplir una tarea definida

asistido por la computadora, el cual demuestra el principio de Pascal; este

principio puede comprobar la hipótesis de como el brazo hidráulico levanta un

objeto con una masa mayor a él, pero con un mínimo de fuerza emitido por la

presión de los fluidos; creando así una aplicación dinámica de fuerzas

mediante fluidos. El brazo robot hidráulico es efectivo al mover objetos y

Page 9: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

7

demuestra de forma dinámica la fuerza y presión ejercidas en el principio de

pascal.

BLAISE PASCAL

Blaise Pascal (Villar, 2012). Nació el 19 de junio de 1623 en Clermont-Ferrand,

Auvernia. Fue un hombre con mente brillante. Su primera hazaña fue

demostrar por su iniciativa y sin la sugestión de ningún libro que la suma de los

ángulos de un triángulo es igual a dos ángulos rectos. A los 18 años, inventó la

primera máquina sumadora de la historia, precursora de las calculadoras. En

1648, empezó a interesarse por la Física y en especial por la Hidrostática, que

estudia el equilibrio de los fluidos.

Estudiando las obras de Evangelista Torricelli sobre la presión atmosférica,

reprodujo sus experimentos sobre el vacío y verificó sus conclusiones acerca

del efecto de la presión atmosférica sobre el equilibrio de los líquidos. Su

hermana Gilberte había contraído matrimonio con Florien Périer. Por

sugerencia de Pascal, su cuñado realizó el experimento de transportar un

barómetro hasta la montaña Puy-de-Dome y observó que la presión que el aire

ejercía en la cumbre era menor que la existente al pie de la misma. Más tarde,

Pascal repitió el experimento por sí mismo. Estos ensayos facilitaron la

invención de barómetros, altímetros y manómetros e hicieron surgir la idea de

que era posible ascender en el espacio utilizando globos llenos de aire caliente

o gases ligeros. Estudios posteriores lo llevaron a inventar la prensa hidráulica

y la jeringa, así como a descubrir la Ley de Pascal "La presión ejercida sobre

un líquido se transmite por igual en todas las direcciones." El principio se usa

en dispositivos que multiplican una fuerza aplicada y la transmiten a un punto

de aplicación, como el gato hidráulico y los frenos hidráulicos.

Murió a la edad de 39 años y en honor a su legado, su nombre fue utilizado

para la unidad de presión Pascal es definida como la que ejerce una fuerza de

1 Newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado y su símbolo es Pa. En

informática, el Pascal es uno de los lenguajes de programación de alto nivel.

Page 10: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

8

ORIGEN DEL BRAZO HIDRÁULICO

En la antigüedad por la necesidad de construir grandes edificaciones crearon

una herramienta para levantar y transportar grandes masas que utilizaban para

la construcción; esta herramienta era un brazo de madera que giraba sobre un

eje para poder levantar y llevar el material de un lugar a otro. En el siglo XVII,

en Francia, el matemático y filósofo Blaise Pascal comenzó una investigación

referente al principio mediante el cual la presión aplicada a un líquido contenido

en un recipiente se transmite con la misma intensidad en todas direcciones

(Resnick, 1999, p. 426). Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas

muy grandes utilizando otras relativamente pequeñas. El brazo hidráulico

apareció basándose en el descubrimiento de la prensa hidráulica de Pascal y

en la actualidad es utilizado para diferentes objetivos como son: para las

construcciones, para el transporte de carga, para la simulación del

funcionamiento de las partes del cuerpo humano como dedos, antebrazos,

brazos, piernas, etc:

FLUIDOS

Fluidos (Wordpress.com, 2013), Es la parte de la física que estudia la acción de

los fluidos en reposo o en movimiento, tanto como sus aplicaciones y

mecanismos que se aplican en los fluidos. Es la parte de la mecánica que

estudia el comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática) y en

movimiento (Hidrodinámica). Esta es una ciencia básica de la Ingeniería la cual

tomó sus principios de las Leyes de Newton y estudia la estática, la cinemática

y la dinámica de los fluidos.

Se clasifica en:

• Estática: De. los líquidos llamada Hidrostática. De los gases llamada

Aerostática.

• Cinemática: De los líquidos llamada Hidrodinámica. De los

gases llamada Aerodinámica.

Page 11: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

9

PRINCIPIO DE PASCAL

El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y

matemático francés Blaise Pascal que se resume en la frase: "el incremento de

presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible (líquido), contenido

en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de

las partes del mismo". Es decir que si en el interior de un líquido se origina una

presión, estas se transmiten con igual intensidad en todas direcciones y

sentid.os. En el sistema internacional, la unidad de presión es 1 Pascal (Pa),

que se define como la fuerza ejercida por 1 newton sobre la superficie de 1

metro cuadrado.

DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA

El diseño asistido por computadora (Wikipedia.org, 2013), más conocido por

sus siglas inglesas CAD (computer-aided design), es el uso de un amplio rango

de herramientas computacionales que asisten a ingenieros, arquitectos y

diseñadores . El CAD es también utilizado en el marco de procesos de

administración del ciclo de vida de productos. También se puede llegar a

encontrar denotado con las siglas CADO (computer-aided design and drafting),

que significan «dibujo y diseño asistido por computadora».

Estas herramientas se pueden dividir básicamente en programas de dibujo 20

y de modelado 30. Las herramientas de dibujo en 20 se basan en entidades

geométricas vectoriales como puntos, líneas, arcos y polígonos, con las que se

puede operar a través de una interfaz gráfica. Los modeladores en 30 añaden

superficies y sólidos.

El usuario puede asociar a cada entidad una serie de propiedades como color,

capa, estilo de línea, nombre, definición geométrica, material, etc., que

permiten manejar la información de forma lógica. Además se pueden renderizar

los modelos 30 para obtener una previsualización realista del producto, aunque

a menudo se prefiere exportar los modelos a programas especializados en

visualización y animación

Page 12: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

10

SOLIDWORKS

Solidwork (Dbpedia.org, 2013). Es un programa de diseño asistido por

computadora para modelado mecánico desarrollado en la actualidad por

SolidWorks Corp., una subsidiaria de Dassault Systémes (Suresnes, Francia),

para el sistema operativo Microsoft Windows. Es un modelador de sólidos

paramétrico.

El programa permite modelar piezas y conjuntos y extraer de ellos tanto planos

técnicos como otro tipo de información necesaria para la producción. Es un

programa que funciona con base en las nuevas técnicas de modelado con

sistemas CAD. El proceso consiste en trasvasar la idea mental del diseñador al

sistema CAD, "construyendo virtualmente" la pieza o conjunto. Posteriormente

todas las extracciones (planos y ficheros de intercambio) se realizan de manera

bastante automatizada.

LABVIEW

Labview (Stulogy.com, 2013). Es una plataforma de programación gráfica que

ayuda a escalar desde el diseño hasta pruebas y desde sistemas pequeños

hasta grandes sistemas. Ofrece integración sin precedentes con software

legado existente, IP y hardware al aprovechar las últimas tecnologías de

cómputo. LabVI EW ofrece herramientas para resolver los problemas de hoy en

día y la capacidad para la futura innovación, más rápido y de manera más

eficiente.

MICROCONTROLADORES

Un microcontrolador (Academia.edu, 2013). Es un, circuito integrado

programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está

compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea

específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales

unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento,

memoria y periféricos de entrada/salida.

Page 13: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

11

MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales

Para el desarrollo del presente proyecto de investigación se utilizó los

siguientes materiales:

Una (01) Unidad hidráulica con

motor de 2HP con bomba de 2.5.

6 PM. La unidad hidráulica que

se muestra en la figura 1 posee

un filtro de succión, tapa de

llenado visor de nivel regulador

de presión con su manómetro y

su tanque de hidrolina.

Un (01) Manifold de 6 válvulas

Seis (06) válvulas hidráulicas. En

la figura 3 se muestra una

válvula hidráulica también

conocida como electroválvula de

doble bovina de 24 Voltios.

' ' .¡-~t'.,• - j

~d i¡-~4~l > --- -~:~;"~-:?~ ·;:

' ::i::?_-~_: - 1

--

'

___ J_J Figura 1: Unidad Hidráulica

Figura 2: Manifold

Figura 3: Válvula Hidráulica

Page 14: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

Cinco (05) Cilindros Hidráulicos.

El cilindro de la figura 4 que fue

usado en el proyecto también es

conocido como pistón hidráulico

de 50mm de diámetro y con

cilindro por carrera de 100 mm.

Dos (02) Motores Hidráulicos de

2HP cada uno.

Caja eléctrica y accesorios de

acople electromecánico. En la

figura 6 se muestra la caja de

control que convierte la corriente

alterna en corriente continua.

Sistema de transmisión de datos.

En la figura 7 se muestra uno de

los Módulos de Transmisión

inalámbrica de la familia

XbeePro.

Figura 4: Cilindro Hidráulico

Figura 5: Motor Hidráulico 2 HP

Figura 6: Caja Eléctrica

Figura 7: Modulo de Transmisión

Inalámbrica XbeePro

12

Page 15: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

Set de circuitos electrónicos. El

·cual estuvo constituido por el

Microcontrolador PIC 18F97 J60

tal como se muestra en la figura

8.

Hidrolina (4 galones).

Mangueras Hidráulicas. En la

figura 1 O se muestra las

mangueras las cuales deben

adaptarse con los conectores

hidráulicos que se muestran en

la figura 11.

Accesorios Hidráulicos

13

Figura 9: Hidrolina

Figura JO: Manguera Hidráulica

Figura 11: Accesorios Hidráulicos

Page 16: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

Estructura metálica para diseño

de robot, consta de una mesa

rectangular de fierro de plancha

de 1/8 x 0,80 m. x 1.20 m.

Prototipo de brazo humanoide

con planchas de 3/8 x 100 con

plancha de 3/16 x 1 O,

rectangulares de 2 y 2 Y:! y 4

garruchas. Incluye pintado y

acabados.

Método

14

Figura 12: Estructura Metálica

La construcción del brazo robot hidráulico de desplazamiento automático

asistido por computadora se fundamentó en la robótica que es un área

interdisciplinaria formada por la ingeniería mecánica, la electrónica y la

informática. La mecánica comprende tres aspectos: diseño mecánico de la

máquina, análisis estático y análisis dinámico. La electrónica permite al brazo

robot trasmitir la información que se le entrega, coordinando impulsos eléctricos

que hacen que el brazo robot realice movimientos requeridos por la tarea. La

informática provee de los programas necesarios para lograr la coordinación

mecánica requerida en los movimientos del robot y dar un cierto grado de

inteligencia a la máquina, es decir adaptabilidad, autonomía y capacidad

interpretativa y correctiva.

Por otro lado la flexibilidad en la aplicación del brazo robot hidráulico y su

utilidad van a depender en gran parte de las características de su sistema de

programación, teniendo en cuenta que actualmente no existe normalización en

relación a los procedimientos de programación de robots, ya que cada

fabricante desarrolla su propio método particular, el cual es válido solamente

para sus propios robots. Sin embargo, algunos de ellos han servido de modelo

para el desarrollo de otros.

Page 17: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

15

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El Brazo Robot Hidráulico ha sido diseñado para realizar diversos tipos de

movimiento a fin de trasladar un objeto macizo de 50 kilos de peso de un lugar

a otro dentro de la esfera de influencia del robot.

Los movimientos que realiza el Brazo mecánico son de tres grados de libertad:

Barrido del Brazo, giro del hombro y extensión del codo. Con los tres

movimientos se cubre la esfera de influencia del robot que abarca un radio de

1600 milímetros.

El Barrido del Brazo tiene un ángulo de giro horizontal de 180º, con lo que es

posible desplazar un objeto desde un ángulo inicial de Oº hasta los 180º

totalmente extendido, ejecutando un desplazamiento circular pero que en línea

recta equivale a un desplazamiento de 3200 mm.

El Giro del Hombro a su vez tiene un ángulo de giro vertical de 90º, es decir,

partiendo del nivel horizontal de la mesa que sostiene al robot (Oº) hasta ubicar

al brazo en posición vertical (90º); con este movimiento es posible levantar un

objeto móvil desde un nivel bajo hasta los 800 mm sobre la superficie

horizontal.

La Extensión del Codo tiene un ángulo de giro de 120º teniendo como

referencia el eje del brazo que se conecta a la Base sobre el que se desarrolla

el barrido del brazo; esto permite acercar y extender el objeto móvil desde la

Base hasta los 1600 mm en línea recta, determinando el alcance de la

extensión.

El Brazo y la Muñeca del Robot Hidráulico tienen un mismo ángulo de giro, es

decir, giran en torno al mismo eje, como si fueran una sola pieza. El Brazo es el

mecanismo de posicionamiento y la Muñeca es el mecanismo de orientación.

Generalmente, la Muñeca consta de tres movimientos giratorios, sin embargo,

en el Brazo Robot Hidráulico que se presenta sólo consta de uno, el de Giro,

Page 18: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

16

que abarca un ángulo de 90º, es decir, aquel que desplaza la posición del

Gripper o Efector Final (Tenaza) desde una posición horizontal a otra vertical.

En suma, el Brazo Robot Hidráulico cuenta con cuatro grados de libertad: Tres

para el Brazo propiamente dicho y uno para el Efector Final; con los cuales se

alcanza el objeto deseado de desplazar un objeto móvil dentro de área de

influencia del robot, con un ángulo de giro del brazo del 180º, que en términos

lineales corresponde a un desplazamiento de 3200 mm.

El Gripper o Efector Final tiene en su extremo a una Tenaza, construido de

material metálico, que posee la función de atenazar u agarrar un objeto macizo

móvil a fin de poderlo levantar, girar y desplazar de un lugar a otro dentro del

área de influencia del robot; movimiento que debe realizar suavemente a fin de

no generar inestabilidad en el sistema robot, lo cual se logra a través del control

del mecanismo hidráulico implementado.

El robot se suministra con 4 grados de libertad más la pinza. El sistema se

controla mediante un bloque de cinco electroválvulas de 24 voltios que pueden

ser controladas por salidas analógicas +/-5VDC.

Dispone de un sistema de bloqueo automático de los cilindros hidráulicos que

le permiten mantener su posición cargado y con el sistema de control y

potencia desconectado.

La configuración básica es la más adecuada para aplicaciones de

teleoperación y no incorpora realimentación alguna de las articulaciones.

Transmisión de Potencia en los Pistones:

Pistones (Galeon.com, 2013). En todas las aplicaciones en que se emplea, el

pistón recibe o transmite fuerzas en forma de presión de a un líquido o de a un

gas.

La transmisión de potencia que se muestra en la figura 13 se entiende como

que una fuerza mecánica, trabajo o potencia es aplicada en el pistón A. La

presión interna desarrollada en el fluido por su la densidad ejerciendo una

Page 19: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

17

fuerza de empuje en el pistón B. Según la ley de Pascal la presión desarrollada

en el fluido es igual en todos los puntos por la que la fuerza desarrollada en el

pistón B es igual a la fuerza ejercida en el fluido por el pistón A, asumiendo que

los diámetros de A y B son iguales y sin importar el ancho o largo de la

distancia entre los pistones, es decir por donde transitará el fluido desde el

pistón A hasta llegar al pistón B. El movimiento vertical consiste en desplazar

arriba o abajo nuestro centro de masas mediante una extensión o una flexión

de las articulaciones.

~· .. ~· ··~· SAUO/,

Figura 13: Transmisión de Potencia de Pistones

Fuente: Recuperado de http://trabajofisica.galeon.com/pagina4.html

Movimientos del brazo robot hidráulico

Movimientos de Brazo Hidráulico (Galeon.com, 2013). El movimiento vertical

consiste en desplazar arriba o abajo nuestro centro de masas mediante una

extensión o una flexión de las articulaciones.

El movimiento rotatorio es el que se basa en un eje de giro y radio constante: la

trayectoria será una circunferencia. Si, además, la velocidad de giro es

constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso

particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular constante.

En el movimiento circular hay que tener en cuenta algunos conceptos

específicos para este tipo de movimiento:

•!• Eje de giro: es la línea alrededor de la cual se realiza la rotación, este

· eje puede permanecer fijo o variar con el tiempo, pero para cada

instante de tiempo, es el eje de la rotación.

Page 20: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

18

•!• Arco: partiendo de un eje de giro, es el ángulo o arco de radio unitario

con el que se mide el desplazamiento angular. Su unidad es el radián.

•!• Velocidad angular: es la variación de desplazamiento angular por unidad

de tiempo.

•!• Aceleración angular: es la variación de la velocidad angular por unidad

de tiempo.

•!• En dinámica del movimiento giratorio se tienen en cuenta además:

•!• Momento de inercia: es una cualidad de los cuerpos que resulta de

multiplicar una porción de masa por la distancia que la separa al eje de

giro.

•!• Momento de fuerza: o par motor es la fuerza aplicada por la distancia al

eje de giro.

Page 21: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

19

DISEÑO DEL BRAZO ROBOT HIDRÁULICO

Para la construcción del brazo robot se utilizó la ayuda de un profesional

técnico en mecánica de producción quien ensambló los componentes a través

de soldadura eléctrica, tal como se muestra en la figura 14 y las partes que

simulan al brazo está construido de tubo galvanizado.

\ -:·-~~-~.......,,...

--.----.-. ....,.;t!<

Figura 14: Vista lateral del ensamblado mesa - brazo hidráulico

Figura 15: Vista frontal del ensamblado mesa - brazo hidráulico

Page 22: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

20

DISEÑO DEL BRAZO ROBOT EN SOLIDWORK

Con el uso del CAD Solidwork se construyó las partes del brazo robot tal como

se muestra en las figuras 16, 17 y 18.

Figura 16: Diseño de la base circular

Figura 17: Diseño del brazo

Page 23: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

Primero se diseñó la parte de la base, el brazo, para poder hacer las pruebas

de rotaciones y de cómo reaccionaban según las diferentes posiciones .

. <Dl

<D}

Figura 18: Diseño del Antebrazo

Figura 19: Diseño de la Mano

21

Posteriormente se .diseñó el antebrazo y la mano, para que con esto se

supiera, cuanto de resistencia podía tener al levantar un peso dado, además de

saber cuál sería la ubicación adecuada de los pistones.

En cuantÓ a la mano de la figura 19, se podría saber cómo situar los

engranajes de tal forma saber cuánto de presión podrían realizar estas.

Page 24: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

22

Figura 20: Ensamblado con Movimientos

Page 25: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

23

En la figura 20 se muestra ensamblada todas las partes del brazo y se muestra

una simulación de los movimientos en conjunto sin la mano.

Figura 2 l: Ensamblado Final

Finalmente, la figura 21 muestra el ensamblado final conteniendo la mano, es

importante recalcar que la presión de la mano es controlada con pistones.

Page 26: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

24

INTERFAZ DE CONTROL EN LABVIEW

En el Labwiev utilizando un archivo de extensión .vi, se simuló el control de los

equipos eléctricos, en la figura 22 se muestra el panel de control con los

componentes que controlan a cada una de las electroválvulas y en la figura 23

se muestra el diagrama de bloques del circuito eléctrico.

" '.UJWM_UJUI. Li#N Eile gdit )!iew Eroject Qperate Iools ~i11dow !:!elp

~it y;;,~ Eroject ~ Io~I; ~;;,d~w !:!elp-- - - --

I 1 <> j~! ~i] j 1Spt Application font • ll ~o· JI •om• ll~,'· I e!>•

read buffer

COM

vo l ¡

fO ~ co \.J.¿·~~~');~!~1.·~¡_•.~'. ~ ',_;. ·~'t;tf,\\1!fá'\.:;.r:· - -:~3-:·--~Ji;¡;.~J.~;~ :.- •.._ Í

' 1, 1 1 1 11 • 1 • 1,, • • t • 1 • 1 t, • • 11'•••1 • • 1 • ¡ • • 1 1 1••••t•1 • • 1 \

o- ./-2 o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1023 Fl a Vl

1 C1 F2 e

1 •'

J .. ~ .. ··iit/·?NJ! • .i.~. '·-': : ... ·:·.~k\Jtaltif»1f'ú·tltá~!'f'tt';~·~.t?;;;;:l~í$;1i,Jf¡é¡'.~s') (

o- _.1-2 F3 (1 ~

1,, •, 1,,, • 1,,, 1 l 1, '1 1, 1' '11 1 1 1 1•11 • I' 1 1 1 11 1 1 1 11•1 • 1' o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1023

V2 FS e -C2

1..1 - .'~,~ .· .i:h .. t: .. -.:: :e:.._ - -_:__ --~ : ~ _) 1•1••1••••1 • • • • 1•11 • 1•1 1 • 1' '1 • 1' • • • 1••••1•'1•1 1 1 • • 1 1

o- ,J-2 o ~ D 300 ~ ~ 600 ~ 800 ~ llli F6 ~

V3

1 (3 GO.

J J:;; ~tM.í~ -r..~~lf. .~.i~r:~.P!i.:1~~~·~~d!ft.1'~~~'.0r~t:Jl'~·~tffl&~'.il1 ' o- _;-2 Gl (1

t 1 1 • 1 I '1 1 1 11 1 1 1 11 1111•111 11 • 1 • 1•••11•11•11 • 1 1 11 1 1 • 11

o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1023

V4 (4 G2 9 J_·.:.-~-· - :.:._ ~- ~--.:..:...:.:.::_:_-:__,;___ .. _, ~~ ·.~

o- ..J-2 G3 (a 1••11 11 1 1 • 11 • t 1 1••••111 1 • 1 • • • • ¡ • 1 • 1 1••••1•1 • • 1 • • 1 1 1 \

o 100 zoo 300 400 500 600 700 800 900 1023

1

~ 1 , m

~ i 1 Figura 22: Interfaz de Control, Panel Delantero

Page 27: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

25

CÓDIGO DE CONTROL EN LABVIEW

COM

§·~ ~ ~ói·]r----i f~lf-~-:t ~r 1!1- - L .¡ :e,1:i buH-er

~~~~,-] ~ ~ "' . ,-a-JÍJ~Tj=' · r·~

; fü- !

~~:. ·- .----- ----· . --!----- .~t!f ¡-- ·~~~~ ~ ~ ~'fjj ., ... .f;1 . .,.,,,,. ...... ,. ... .,, ...... •1 •• ,,,, .... ,.,.,.,,,.,,..,,,.,,,.,..,, .... ., ..... H.,,,., ....... ,., .. ,;. ......... ,.,,,,,.,, ... ¡ W@EJ., •• ,.,.~<., ... ,iR~'""""'!\~ ••• ~

1 ~.' P, 1 ·~ 1 1 j L _____ _ ----'¡ !l_rw---·-1 ····"--· F _____ J 0{I]

~T-~~.,,~r-

r-~·-.J ••• ,

. -~·

ITJ- ------------ t------------jL.~., •,w--,,~·.w,.,.,•·v.•.•,,,,.,..••••

ITl

Figura 23: Interfaz de Control, Diagrama en Bloques

Page 28: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

26

CODIFICACIÓN EN LENGUAJE C DEL PROGRAMA

Para el control automatizado se usó el lenguaje de alto nivel C++ que permite

compilar y ejecutar el programa, el cual después de generarse el ejecutable fue

grabado en el microcontrolador PIC 18F97 J60. A continuación se muestra el

código fuente del programa:

#include <18f97j60.h>

#device ADC = 1 O

#fuses HS, NOWDT

#use delay( clock = 25M)

#use rs232(baud=9600, xmit=pin_C6, rcv=pin_c?, bits=8, parity=N)

#include "flex lcd.c"

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

/Nariables globales

char c; long t;

//SERVICIO DE INTERRUPCIÓN POR RS232

#INT_RDA

void rda_isr()

{

c = getchar(); //Espera dato del puerto serial

/Nalvula VO

if (c=='a') {

}

output_low(P 1 N _ BO);

output_low(PIN_B1 );

putc(c);

if (c=='b'){

output_high(PIN_BO);

output_low(PIN_B1 );

putc(c);

}

Page 29: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

if (c=='c') {

}

output_low(PI N_BO);

output_high(PIN_B1 );

putc(c);

/Nalvula V1

if. ( c=='d') {

output_low(PIN_B2);

output_low(PIN_B3);

putc(c);

}

if (c=='e') {

}

output_high(PI N_B2);

output_low(PIN_B3);

putc(c);

if (c=='f) {

output_low(PIN_B2);

output_high(PI N_B3);

putc(c);

}

/Nalvula V2

if (c=='g') {

output_low(PIN_B4);

output_low(PIN_B5);

putc(c);

}

if (c=='h') {

output_high(PIN_B4);

output_low(PIN_B5);

putc(c);

}

if ( c=='i') {

27

Page 30: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

output_low(PI N_B4 );

output_high(PIN_B5);

putc(c);

}

/Nalvula V3

if (c=='j') {

}

output_low(PI N_FO);

output_low( P 1N_F1 ) ;

putc(c);

if (c=='k') {

output_high(PIN_FO);

output_low(PIN_F1 );

putc(c);

}

if (c=='I'){

output_low(PI N_FO);

output_high(PI N_F1 );

putc(c);

}

/Nalvula V4

if (c=='m') {

}

output_low(PI N_F2);

output_low(PIN_F3);

putc(c);

if (c=='n') {

}

output_high(PI N_F2);

output_low(PIN_F3);

putc(c);

if (c=='o') {

output_low(PI N_F2);

28

Page 31: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

}

}

output_high(PIN_F3);

putc(c);

//***********************************

//***Lectura de canales analógicos***

//***********************************

if (c=='p') { 11 seleccionamos canal RAO

set_adc_channel(O);

t=read_adc();

printf("%41u ", t);

}

if (c=='q') { //seleccionamos canal RA1

set_adc_channel(1 );

t=read_adc();

printf("%41u ", t);

}

if (c=='r') { //seleccionamos canal RA2

set_adc_channel(2);

t=read_adc();

printf("%41u ", t);

}

if (c=='s') { //seleccionamos canal RA3

set_adc_channel(3);

t=read _ adc();

printf("%41u ", t);

}

if (c=='t') { /1 seleccionamos canal RA4

set_adc_channel(4);

t=read_adc();

printf("%41u ", t);

}

29

Page 32: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

void config_inicial()

{

enable_interrupts(INT _RDA); //Habilita interrupción por recepción RS232

enable_interrupts(GLOBAL); //Habilita interrupcion global

set_tris_b(OxO); //configracion puerto B de salida

set_tris_f(OxO); //configracion puerto e de salida

output_b(O);

output_f(O);

30

setup_adc_ports(ALL_ANALOG);

habilitados

11 todos los canales analogicos

setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); // declaramos que el reloj del adc

sera

lcd_init(); //inciar lcd

lcd_gotoxy(1, 1 );

printf(lcd_putc," UNSM - FISI");

lcd_gotoxy(1,2);

printf(lcd_putc," BRAZO DE ROBOT");

}

void main(){

config_inicial();

}

while (TRUE){ //putc('X'); delay_ms(1000);

}

Page 33: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

31

CONCLUSIONES

1. EL Brazo Robot Hidráulico consta de cuatro (4) grados de libertad, tres

en el Brazo Mecánico y uno en la Muñeca.

2. Los grados de libertad en el Brazo Mecánico son: Barrido del Brazo

(180º), Giro del Hombro (90º) y Extensión del Codo (120º); con los

cuales es posible realizar un barrido sobre el área de influencia del

robot.

3. El grado de libertad de la Muñeca es de Giro (roll), el mismo que está

asociado al giro del brazo que se conecta a la Muñeca; este mecanismo

nos permite girar el Efecto Final (Gripper), que contiene a la Tenaza, con

un ángulo de 90º, es decir, permite cambiar la Tenaza de una

posición vertical a otra horizontal y viceversa.

4. El sistema de presión hidráulica, haciendo uso de hidrolina, aplicado al

Brazo Robot Hidráulico es óptimo para la suspensión, giro y el

desplazamiento de objetos sólidos macizos de hasta 50 kilógramos.

5. El programa de diseño asistido por computadora SOLI DWORK es una

herramienta adecuada para el diseño mecánico del Brazo Robot

Hidráulico, pues, permite visualizar en forma tridimensional el arreglo de

piezas necesarias para la construcción del Brazo.

6. La interfaz y el código de control LABVIEW es una plataforma versátil

para el diseño y simulación del Sistema de Control aplicado al Brazo

Robot Hidráulico.

7. El Microcontrolador PIC 18F97J60 es un dispositivo hardware que

contiene el suficiente potencial para controlar el movimiento del Brazo

Robot Hidráulico, con un lenguaje de programación codificado en

Lenguaje C.

Page 34: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

32

8. El uso del Módulo de Transmisión inalámbrico XBee PRO permite al

Brazo Robot Hidráulico mayor independencia para la ejecución de los

movimientos giratorios del Robot al prescindir del uso de cables.

9. El diseño e implementación del Brazo Robot Hidráulico se ha realizado

con tecnología existente en la Región San Martín, toda vez que, muchas

de las piezas utilizadas, como los pistones, se han fabricado

exclusivamente para el Proyecto.

1 O. Finalmente, el Brazo Robot Hidráulico, con sus cuatro (4) grados de

libertad, es capaz de desplazar un objeto sólido macizo de 50 kilogramos

en 180º grados de ángulo de giro y 3200 mm en forma lineal, con

movimientos giratorios suaves, a través de un sistema controlado por

microprocesador PIC 18F97 J60, con versatilidad y eficiencia.

Page 35: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

33

RECOMENDACIONES

1. Con los resultados obtenidos en esta investigación, es importante

mencionar que su continuidad en futuros proyectos garantizara poder

tener un prototipo mucho más elaborado y completo, considerando

poder implementar sensores en las tenazas y así poder coger cosas

más delicadas.

2. El hacer participar alumnos en este proyecto de investigación los ha

permitido que ellos amplíen más sus conocimientos en el campo de

la robótica y materializar la parte teórica recibida en clase, por tal

motivo es i.mportante que se motive más a ellos para que desarrollen

investigaciones nuevas a partir de esta.

3. Que este proyecto de investigación se promocione más por parte de

la universidad y que la comunidad universitaria en general vea el

trabajo realizado.

Page 36: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

34

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ACADEMIA. (2013). Grabación de Microcontroladores PIC. Recuperado de http://www.academia.edu/Documents/in/Microcontroladores_PIC

ASTROM, H. (2008). "PID Control/ers, Theory, Design and Tuning". lnstrument Society of America. EE.UU.: Editorial ISA

AGUIRRE, J.; SANDOVAL, F. (2010). Introducción a la Robótica. México: Editorial McGraw-Hill/lnteramericana Editores S.A. de CV.

BARRIENTOS, Antonio. (2007). "Fundamentos de Robótica". Madrid­España: McGraw-Hill I lnteramericana.

CRAIG, J. J. (2009). "Robótica", 3era Ed. España: Pearson Educación

DBPEDIA. (2013). About: Solidwork. Recuperado de http://es.dbpedia.org/page/SolidWorks

DRAUGTHON N. (1993). "Robotic ultrahigh presure waterjet cutting". Inglaterra. Robotic for Competitive Industries Mechanical Enginnering Publications Limited.

FU K.S.; GONZALES R.C.; LEE C.S.G. (1988). Robótica: Control, Detección, Visión e Inteligencia. Madrid: Editorial McGraw - Hill

GALEON. (2013). Pistones, Transmisión de Potencia. Recuperado de http://trabajofisica.galeon.com/pagina4.html

GALEON. (2013). Movimientos de Brazo Hidraulico. Recuperado de http://trabajofisica.galeon.com/pagina6.html

GÓMEZ, S.. (2008). El gran libro de solidworks. México. Editorial Marcombo, Alfaomega.

MOLINA, A.; PONCE, P. (2012). Fundamentos de LabView. México. Editorial Alfaomega.

MOLINA TUFIÑO, E. (2012). Estudio, diseño e implementación de un sistema robótica para el ruteo de cables en duetos y cielo falso, utilizado en cableado estructurado horizontal. (tesis inédita). Facultad de Electrónica y comunicaciones. Universidad Israel. Ecuador.

RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; KRANE, K. S (1993). Física vol. 1. Título original (en inglés): Physics, Vol. 1; traducido por F. Andión l,Jz. Compañía Editorial Continental; publicado originalmente por John Wiley & Sons

lnc. ISBN 968-26-1230-6.

Page 37: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

35

REYES, F. (2011). Robótica, Control de Robots Manipuladores. México. Editorial Alfaomega.

REYES, F. (2012). MATLAB: Aplicado a Robótica y Mecatrónica. México. Editorial Alfaomega.

STULOGY. (2013). Labview. Recuperado de http://www.stulogy.com/ni­labview-student-edition. html

VILLAR, A (2012). ed. Obra completa. Biblioteca de Grandes Pensadores. Madrid: Editorial Gredas. ISBN 978-84-249-2458-4.

WIKIPEDIA. (2013). Diseño Asistido por Computadora. Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Dise%C3%B1 o_asistido_por_computadora

WILEY, J. (2008). "Process Dynamics and Control.Seborg". EE.UU: Editorial John Wiley & Sons

WORDPRESS. (2013). Fluidos. Recuperado de https://julianapinzon.wordpress.com/fluidos/

Page 38: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

36

ANEXOS

ANEXO A:

DIFUSIÓN DEL PROYECTO

Para la difusión del Proyecto "Diseño de un brazo robot hidráulico asistido por

computadora", se ha diseñado una página web y se ha alquilado el servicio de

alojamiento por el periodo de un año, con la finalidad de dar a conocer las el

diseño, la utilidad y las ventajas que trae el proyecto para la comunidad en

general pero en especial para los alumnos de la facultad de Ingeniería de

Sistemas e Informática y sobretodo de los empresarios de la región San Martín.

La publicación se ha hecho en el siguiente dominio:

http:/ /robot-fisi. unsm .edu. pe/

V OJSEr,OOEUNBRAZOI" " "-"------------------------------'

f.- e robot-fisi.u~sm.edu.pe

~~ ~. ~J1"...-..;.~ "DISEÑO DE UN BRAZO RO~OT HIDRÁULICO DE ·· --/ ~~?;&;}~?.;i DESPLAZAMIENTO AUTOMATICO ASISTIDO POR{!'"-. ~· ~ ~ ·.? COMPUTADORA" . . ~ .

s.-s7E~l,:.o;.\

Inicio Sotire l?I Prorecto t..t11ores OO¡etflos $Inercias Contácienos

·¡ ' .-. ·--- ·--·---------' -

1

( · .. ~ ~::._:,,::.::::.: ;-•.. ;:., ... , -., - ..

---.~ 1 - ¡ ;~

·¡ !

• ,1

~ -._ ·~. ,.._ ~-"" - .. ~ ~ ... ..:. :·- ·...=. .... - ~~ ~ ~- • 'o ., ~

T • ~ , • ~· •, • ~tr·>;:.;..;..z.:.' 1·,·;i:. '".:.'· ~~~, - ;rrovc:~co"~~ .. ..:.'".:,.¡.A 1J'' .. ,: ... T j"• : ... ,. itt"•f:-~·:. :t .~.T~,;;::01<,~,. T,1.,;a ... 1·,rt~

Figura 24: Interfaz Web de Difusión-Galerías

Asimismo el control, la administración y la configuración de la página web, se

hace a través del siguiente enlace:

http: //robot - fisi.unsm.edu.pe/ admin

Usuario: xxxxxx

Password: *********

Page 39: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

robot-fisi.unsrn.edu.pe. ~ ''·

DESPLAZAMIENTO AUTOMÁTICO ASISTIDO PORR '---"DISEÑO DE UN BRAZO ROBOT HIDRÁULICO DE - -/

COMPUTADORA" \A !nido Sobre el Prorec:.o Au1ores 0t;etr1os Slneroias

Sinergias

SlllERGIAS Y PERTlllEllCIAS

La e;!?cución del cro¡.eao se consicera pertinente pon·arios cun!os. Cons1deranos Qu-:> ('S ce especial relrNancia et aprovecharriient~ de las recnoloQ1~s de Información:, CQ:""lunjcz,oón en ta 1mi::1e-n::n1aoón ce i;latator'l1a; M¡;:•.11;:.s M ret.-idón a!¡::¡ importancia de car.itllos continuos ce las estra:ec1.:s de se9u1r -ne;orando la cahi:IM. 10~ ser~1o(ls educa!1.-os enmarcados en la acred1t.ac.ión uni•ersitan;; 1 con el apo1c. e"nPtesanal a tra,és de la Responsa::.11td3d Scoal au:nen:ará el 1n:eres de desarrollar esta platafotr"1a c.:i"no herra'.TI!enta de desarrollo cori::oralr,"Q f oeno:ra\!or3 l:li: ~enl3;J! co..,parah.as ante la so-oi?t;lad 1ndustnat

Etlo se ·.-e ttai::ucico ccn la garantia en el s..:·gwi11·:"rtto continuo r cons-tantt' ce la t':'tnologia instalada;· el compro:nisc• ror~at d~ cúsc;ueca c:e hnanClación 3é1c1cnal • e-1 a~ortc- de fondos pro~ios en caso de Que esto luera nec~sano

APOYO A PROCESOS IUSTITUCIOllALES

El pr~sente profi;Clo aoo;-ará en los procesos de inves.tigaoóna la unt1ersidaa. asimismo permitirá su lnplement;;cion en empresas industn;;les de la regrón que lo rei;iuteran oara lo cual de!len coMcer i acordar los crí:ertos que ee::ien c.u:nplrr estas organl:.aciones para una futura 111plementadón y apl1cac1ón de esta tec1101ocía diseñada.testo implicará que nuesira unlversiCM iniciará una eiapa de capaotación conslante de su personal permitiendo ele;arel nr<el de conocim1en:o en el uso d~ TIC, hadªndolos más eficientes para realiz.ar óti:ers:as laoore-s ,Asimísmo la rnp1em~ntadón del 13?>0rator1o doe mecatrónica con tecnolo~ia ée Utllma g!?neraaón ~a::o~a en el pro~so de ensei\an:a - aJ'.l'fEnd1za;i: en la FISI contn:iu;:enéo a e1e-1ar el n~.el de- conocimiento de sus alurnnos f éotentes

Figura 25: Interfaz Web de Difusión-Sinergias

37

Asimismo con la finalidad de poder recibir sugerencias o poder intercambiar

información sobre el proyecto se ha diseñado un formulario de contacto en la

web:

V OIS-fÑO DE UN RRl·ZO ft "' "''i""'"S.-_-:_-:._-_-_-_-_-_-_-_-_-_· __ -_-_-__ - __ ._-_-::::;::.:::. :::::::::::::::::::::::::::::::::::.:::::::::::.::,~.-.:::::.::::::::::::::::::::::::::::::::: .... "":@::· .......... ,-· .. W"'• ... ".:":2_·"'. __ - _,".] robot·fisi.u:,sm.edu.pe · ~:.' -

"DISEÑO DE UN BRAZO ROBOT HIDRÁULICO DE · ~~-DESPLAZAMIENTO AUTOMÁTICO ASISTIDO PORft .. ·-'----COMPUTADORA" \¡_ - itf i!l "' ~fl IOUR ;:;

SoO.r• 01 Proyocto ObJEJllVOS Cont;idQnos

CONTACTENOS

1 Homtire. Jun11 PCr~z

Emall ¡uan1to@g~.~aii com

' ~n-10_"º-'-·-------------~ . I''." ;:;::. ~;::;:;~:. :::::. :\ ... «<.

l.__ - -En~ar MenSélJ~ ¡ J

Figura 26: Interfaz Web de Difusión-Contáctenos

Page 40: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

38

ANEXO B:

Configuración utilizada para el XBeePro

r~~-xs.~ ~ncf:K!le PRO U.Ft MolJlule.!J each)

Figura 27: Kit de Componentes XBeePro

Interconexión Punto a Múltiples Puntos del XbeePro

P,u<uneler:<(;~l,;etl: DH (De5timi.l!on Address Dl {D1~;;fo~;1fü:m ).fY ~K>ur<0 ,,\cfrlr·¡i;;$}

' -··--· .. ··-1 ·1·. DH"'O !

DL•,Q f:\FMOT8 ~JJ t :\l'Y J

Figura 28: Diseño de ·conexión a diferentes XBeePro

Page 41: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

39

Módulo de Configuración Remota del XBeePro

El XBPRO también se puede configurar "por aire" con la X-CTU. Con el

propósito de utilizar esta función, el dispositivo de base debe estar configurado

para el modo API.

P11r.!1nieter Prolile Remole Conf19w·~tion... Versiom ...

PC SeHings; R.:inge Test¡ Te1miMI Modem Conf1gr.H.3\1on j Mi:u:Jern Pararneter and Firmware

Re~tort!I

r· /.l.lways Update Fi1mwa1~

M odern: ><BE E 1::;-p24-· ..... -·-·-;¡ 1 ~:J

_ll l~:F lnle1l acdn~1 GiJ l4 I F'L · f 'owé•r L•·"··•·I ~ (.::'.CJ Có. · CC.:'.l. T hrr:<.h1Jld

¡.:., ·_j Sleep t·.fode~ (NonBeacon) l:il 1111 "t·A '.11·,.1.r ¡,,,¡,.

Pararnete1 Vievv

Clear Screen~ 1.t:i.~ef ~11.11.~:.1

¡¡i 11 -:: ::¡¡ '. 1 l 11111 · !,,·¡..¡,. '.lvl'.¡.•

;ai 11:i1 '.) · ~de~~P f\•r1od

fliil (~:E:::1 [1P · [11:.•1 :1:iciatc:d Cydíc Sleep Pe11Qd l:il 1' 'I '·, f 1 .,¡,.,, ·¡ .i 1r,11••1, •

_ll Seinlll l11te1f<ic1ng liiil 13 j U L• · 1 rrt.:rf.;,,: •: L' a!.~ H :rtc:

hí! fOl N 8 · F\mty Cil 1 '.:¡ Fl Í.I · f\•,.-1 r·l1:· •1lt'-'•P T 1rí1F1Cilll

~ p1¡:\f' i\f'1!.1, .. 1,¡,¡;,~lj~!lfi~ ·- _ll 1/0 c;ettingz, 1 iJ . .ó.PI DIS.ó.81.EO

!:¡¡ [UJ [¡U · OI~: C.onhgu t

Profile

Save

load

liiJ (11 [r [' . [llíl7 l'',-,¡ 1f11. 2 · ,é..PI H~/¡.B_LED W lf'f='f' _ .. :.. j

Figura 29: Configuración en modo Inalámbrica del Microcontrolador XBeePro

Nota: Para los parámetros configurados de los módulos remotos, establezca

AP = 1 en el módulo base.

Page 42: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

ANEXO C:

El Microcontrolador PIC18F97 J60

Características del Ethernet:

•IEEE 802.3 Ethernet Controller compatible

• MAC integrada y 10Base-T PHY

• 8 Kbytes de transmisión I recepción de paquetes Buffer SRAM

•Soporta un puerto 10Base-T con Polaridad Automática

Detección y corrección

• Programable retransmisión automática de colisión

• Programable Relleno y CRC Generación

• Programable rechazo automático de Errónea paquetes

•Salidas de actividad para 2 Indicadores LEO

•Buffer:

- Transmisión Configurable I recibir tamaño del búfer

- Hardware gestionados circular FIFO de recepción

- Acceso aleatorio y secuencial a nivel de byte

- DMA interna para la copia de memoria rápida

40

- Hardware asistida cálculo de suma de comprobación para diversos

protocolos

• MAC:

- Soporte para Unicast, Multicast y Broadcast

- Partido Patrón programable de hasta 64 bytes dentro de paquetes en el

desplazamiento definido por el usuario

- Programable de atención sobre varios paquetes formatos

Estructura Oscilador Flexible:

• Selección de reloj de sistema derivado de un solo 25 MHz fuente externa:

- 2,78 a 41,67 MHz

• Interna oscilador 31 kHz

• Oscilador Secundario usando Timer1 @ 32 kHz

·Prueba de Fallos del monitor del reloj:

- Permite la desconexión segura si paradas oscilador

Page 43: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

41

• Dos velocidades oscilador de puesta en marcha

DIAGRAMA DEL MICROCONTROLADOR

~ ;:.;; f:: ~

"' o i::l o JlJ g o.

~ ~ ".> l"'::

~~ ti. <J it

,: º" ~: ~ !.! ::1 ~ r: a ¡,;

ti r; "' ffi t.;.I ._, C) (~ 8 8 ~ 8 ·a ~~ o. !! 8 11'. (( o: e: f.1: ~:~. Cr ~, > > > Cr '.)• ,_ >

"E1.'P'2C 48 V;:íCJlX

.REQlP2D 2 47 lPiN-,-

P:íl(VI). 'TOIFL TO 3 46 íPIN· RBtlf~,7; 4 45 i~rL!i<SJ!'X

,R62i'r\.T2 !> 44 f<!J.M(BI~

P.!JG,1.i'fT3 8 't3 fH3':il<EJ.'í

M:::t.R PIC1 BF66J60 42 R!l&'l(Bl?JPGC f.iC~:t::cP&»'P'tO 6 PIC1 BF66J65 vss. 9

41 Vss.

•W O!'C21Cl'<O

VOtx:C)l'JiNCJ<F· 10 PIC1BF67 J60 E mx:;1t:L1<1 RF7:;JS:i 11 '.lla \":';::

,l=(f6/A',Oí 1í.: z; f.i!l711(81:1.'i:>GD

Rf'S;'AN 10-'Cll!lff i'.* :?Al l'lCl"1'lOO~

HFMA~'9 14 BGMSOJ:JSOI\\

P.F3/f'~t"'.'8 1!.'1' ~ 8C:'!:.tSCK~~1Set ·1

Pf?l!'1f7.IC 1 Ol.JT rn l3 'l'IG?JEQC,,1,10¡p,

·-· '-~ 8 :¡ t:. .:;;;: 11! "' " l< ~: >1

~ ::.:~ ·t.1 "" f¡i '!i~ ·-() l,;.I > > i'. ;:;: -~ '5, > > ~ (.) o p o e: < < E í~J (".)

'" > ~ ~

m 8 ~ !;L ~ ~ ;:¡ 1.1 "' o "' ,_

'" U! -~ ·~ a· !i o Sl '"· Q",

~ "" ~ ~ o ;¡, •· ~ ~! fi

w o (.) u <? ¡¡¡

~ o: a: ¡;:: a: a: U; o O; o

f: o 73

cr.

o:

Figura 30: Diagrama del Microcontrolador XBeePro

Page 44: INFORME FINAL - tesis.unsm.edu.pe

CILINDROS HIDRÁULICOS

- ___!--. - -- - f'

- ·P - .,._!Q!'.

- -- --V---~ ~ J J- -41 Fr~i

!o Jao

Amortiguación del cilindro hidráulico

~

º Nece.saña con: .a V> 0.:1 m/s a 1Mover grande masas

n · s· S V = 0.01+ .rma."'!. . A

=::<: . 5 . . 111

vmax= velocidad [1m/s] Pmax= presión máxima [bar]

a

a

SA = sección de amortiguación [ cm2]

m = masa móvil [kg]

F .,..._

SiJ11plé efecto Doble efecto

s = carrera -efectiva de amortiguación [cm]

42