Proyecto:

Robot Transportador

CLAVE: CI-MS-PUE-1 Área: Ciencias de la Ingeniería

 Autor:

Ricardo Castillo Romero.  

Asesor: Severino Colmenares Hernández

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA:La distribución de paquetes con accesorios, componentes, refacciones, etc. para su uso en distintas partes de una o varias líneas de producción, generalmente es realizada por personal humano, invirtiendo tiempo y esfuerzo en una actividad monótona. Los trabajadores que realizan tareas repetitivas tienden a cometer errores debido al cansancio y fastidio. También se establecen tiempos muertos debido a las distracciones entre los dispensadores de material y los trabajadores de línea.

OBJETIVO GENERALDiseñar un robot capaz de transportar y dispensar accesorios, dispositivos, componentes, etc. a diferentes partes dentro de un entorno industrial de manera automática, determinando el tipo de carga que lleva y el área donde deberá depositarla.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS• Diseñar y construir un móvil robótico capaz de seguir una trayectoria marcada en el

suelo usando sensores ópticos del tipo reflectivo• Implementar un sistema de detección y clasificación de paquetes mediante un código

de barras de 4 bits para identificar paquetes para 15 estaciones distintas.• Construir una banda transportadora que deposite los paquetes llevados por el robot

en el área de descarga de cada estación• Programar y elaborar una tarjeta de control inteligente que realice las funciones de

comparación, conteo y controles de movimiento del robot y de la banda transportadora

Análisis de tiempos y movimientos

Sin embargo, el tiempo real siempre es mayor debido a las distracciones, errores, conversaciones con otros trabajadores, fatiga, tiempo de descarga de los paquetes, etc.Eliminando todas estos tiempos muertos en el robot y considerando una velocidad promedio de 0.8 m/s, el robot lograría realizar su tarea en un tiempo aproximado de:T = (5500 m)/(0.8 m/s) = 6875 s equivalentes a : 1 h 54 m 32 s

2 h 32 min 45 s (tiempo dedicado exclusivamente a la entrega de paquetes)

5.5 km (distancia promedio total recorrida en una jornada de trabajo)

Descripción de roboleader

El robot está compuesto de un par de motorreductores, un motorreductor para el empuje de la carga, diez sensores ópticos, dos microcontrolador (un esclavo y un maestro) y también emplea dos fuentes de alimentación independientes.

Dimensiones: 21 cm x 60 cm x 42 cmPeso con carga: 1500 gAlimentación:

- 4 baterías AA (4.8V a 6 V)- 1 batería 9V

Velocidad: 40 cm/s aproximadamente.Motores: 2 motores de CD y un motor de CD (pare el empuje de las cargas)Sensores: 10 sensores fotorreflectivosControl: Por microcontrolador

Características Generales del robot prototipo.

Características Generales del robot.

Dimensiones: 1.5 m x 80 cm x 2 cmPeso con carga: 500 kg.Alimentación: - 1 baterías 9 v.- 1 acumulador de 12v.Velocidad: 40 cm/s aproximadamente.Motores: 2 motores de CD y un motor de CD (para el movimiento de la banda trasportadora)Sensores: 10 sensores fotorreflectivosControl: Por microcontrolador

En un área de la empresa Volkswagen se requiere constantemente de suministro de insumos de pintura, arneses , espátulas, etc. La mecánica de la distribución es la siguiente:

• Se solicita vía telefónica el material al almacén• El almacenista corrobora la solicitud con su stock• De existir el material, entrega la orden al distribuidor, quien busca y lleva

PERSONALMENTE el material a las distintas líneas de producción.En la empresa CEMEX también se realiza un trabajo de la misma naturaleza, empleando al personal humano para la entrega de los consumibles, accesorios y refacciones. El personal generalmente realiza esta tarea usando patines manuales, carritos dispensadores o a mano y realiza la operación llevando “a pie” las cargas hasta sus destinos. Esto provoca cansancio físico excesivo, lentitud en la entrega de las cargas (a veces, debido a las distracciones de los distribuidores con sus compañeros de planta), confusión en las entregas si son muchas a diferentes áreas de descargas, etc.

PROCESO DE ELABORACIÓN

REUNIONES PARA DEFINIR EL PROBLEMA Y PROYECTO .

ESTRUCTURA DE TRACCIÓN DE UN CARRO ELÉCTRICO

INSTALACIÓN DE LLANTAS DE GIRO LIBRE

INSTALACIÓN DE BASE DE MDF

ESTRUCTURA MECÁNICA DE LA BANDA.

ESTRUCTURA MECÁNICA DE LA BANDA.

PRUEBAS PRELIMINARES CON PROTOTIPO PEQUEÑO

Material Cantidad Costo Sensores CNY70 10 $200 Microcontrolador PIC 16F84A 2 $140 Relevadores 12 V 10 A 4 $180 Diodos 10 $20 Transistores 2 $10 Capacitores 4 $10 Push button 2 $10 Regulador de voltaje 2 $24 Cristal de 4 MHz 2 $24 Interruptores 2 $32 Estaño 3 m. $30 Placa fenólica 2 $50 Motorreductores eléctricos 3 $1000 Base de MDF 1 $100 Juego de banda 1 $400 Base de la banda. 3 barras de acero. $60 Llantas de giro libre 2 $200 Acumulador de 12v. 1 $750 Pila de 9v con cargador 1 $240 Conectores 16 $230 Cable tipo listón 2 $30 Cable tipo UTP 2 m $12 Tornillos 20 piezas $60 Electrodos ½ kg. $20 Varios $200 Total $4,032.00

Se buscó en internet y los resultados más interesantes se encontraron en empresas extranjeras como PROXAUT (Handling and Transport Automations), empresa italiana que diseña, distribuye y vende AGVs (Vehículos Guiados Automáticamente) a todo el mundo, con soluciones personalizadas, lamentablemente no proporciona sus precios en línea. Otra empresa es AXTER Automation que también desarrolla AGVs para distintas aplicaciones que van desde el transporte de plásticos de la línea de producción a almacén hasta el aprovisionamiento de líneas de montaje desde almacenes, aplicación que se le quiere dar al robot que se está construyendo.

COMERCIALIZACIÓN

Sin embargo, el robot que puede construirse tomando como base este prototipo sí tiene muchas posibilidades de ser comercializado en el ámbito industrial ya que resuelve un problema real. Los robot AGVs ha sido probado en algunos países como Suiza, estados Unidos y Japón y los resultados son que los robots transportadores pueden sustituir eficientemente a los operadores humanos, dejando a estos libres para realizar trabajos más productivos.

Posibilidad de desarrollo

Trabajo cooperativo entre robots, por ejemplo, la carga y descarga automática de los paquetes

Detección automática de obstáculos y rutinas para evitarlos Sensores en ambos frentes del robot para moverse

eficientemente en ambas direcciones Comunicación infrarroja o por RF entre robots para trabajar

cooperativamente.

Conclusiones

Los resultados obtenidos son bastante satisfactorios pues el código ha probado ser eficiente a nivel protoboard y el robot no ha presentado dificultades para el avance – retroceso mientras transporta el peso de la banda con los paquetes.

Aún se pueden mejorar algunas características, por ejemplo podrían agregarse sensores ultrasónicos para anticiparse a los choques.

Finalmente, considero que el robot podrá cumplir con los objetivos planteados al principio de este trabajo y que podrá resolver un problema común de la industria que tiene que ver con la entrega eficiente y eficaz de las refacciones y materiales de trabajo a las estaciones de las líneas de producción.

BIBLIOGRAFÍA.

•Anibal. Robótica, manipuladores y robots móviles. Alfaomega – Marcombo. 2001.•Pete Miles. Build your own combat robot. McGraw-Hill / Osborne. 2002.

•Gordon. The Robot builder’s bonanza. 99 Robotic Projects. McGraw-Hill.1987.

•W. Bolton. Mecatrónica. Sistemas de control electrónico en ingeniería mecánica y eléctrica. Alfaomega. 2001.

•R. F. Coughlin. Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales. Prentice-Hall Hispanoamericana. 1993.

•S. Katzen. The Quintessential PIC Microcontroller. Spriger-Verlag. 2000.

•Angulo. Microcontroladores PIC. Diseño práctico de aplicaciones. McGraw-Hill. 2009.

• http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/35007b.pdf