reporte de robot araña

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA
REPORTE DE ROBOT ARAÑA
FUNDAMENTOS DE MECATRONICA
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Integrantes:
MERCADO MARTINEZ ASHLEY
MORALES LÓPEZ BERNARDO DE JESÚS
ORDAZ TAY EDUARDO
Sección:
009
Carrera:
Ingeniería en Mecatronica
Materia:
Fundamentos de Mecatronica
Profesor:
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Índice.
1.
Introducción.
2.
Marco Teórico.
3.
Desarrollo Práctico.
3.1 Roles asignados
3.2 Diseño
3.3 Especificaciones
3.4 Armado
4.
Lista de Materiales y Costos.
5.
Fotos y gráficas.
6.
Observaciones y conclusiones.
7.
Referencias Bibliográficas y Fuentes.
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1. Introducción.
El objetivo de este trabajo es realizar un robot araña experimental con
poca complejidad.
Se utilizarán diversas estructuras mecánicas, electrónica y circuitos entre
otras cosas.
El trabajo se divide en varios temas y subtemas en donde se irá
explicando desde el armado del robot tipo araña, los roles de cada
integrante del equipo, materiales y costos, problemas y conclusiones.
Este objetivo principalmente plantea esfuerzos de investigación en
algunos campos como los que se mencionan aquí: diseño de estructuras
mecánicas, diseño de electrónica de control.
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2. Marco Teórico.
Clasificación de los robots
La potencia del software en el controlador determina la utilidad y
flexibilidad del robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la
capacidad de los sensores. Los robots han sido clasificados de acuerdo a
su generación, a su nivel de inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel
de lenguaje de programación. Éstas clasificaciones reflejan la potencia
del software en el controlador, en particular, la sofisticada interacción de
los sensores. La generación de un robot se determina por el orden
histórico de desarrollos en la robótica. Cinco generaciones son
normalmente asignadas a los robots industriales. La tercera generación es
utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de
investigación, y la quinta generación es un gran sueño.
1.- Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia de instrucciones
grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por spray o soldadura
por arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto.
2.- Robots controlados por sensores, estos tienen un control en lazo
cerrado de movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en
datos obtenidos por sensores.
3.- Robots controlados por visión, donde los robots pueden manipular un
objeto al utilizar información desde un sistema de visión.
4.- Robots controlados adaptablemente, donde los robots pueden
automáticamente reprogramar sus acciones sobre la base de los datos
obtenidos por los sensores.
5.- Robots con inteligencia artificial, donde las robots utilizan las técnicas
de inteligencia artificial para hacer sus propias decisiones y resolver
problemas.
La Asociación de Robots Japonesa (JIRA) ha clasificado a los robots
dentro de seis clases sobre la base de su nivel de inteligencia:
1.- Dispositivos de manejo manual, controlados por una persona.
2.- Robots de secuencia arreglada.
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3.- Robots de secuencia variable, donde un operador puede modificar la
secuencia fácilmente.
4.- Robots regeneradores, donde el operador humano conduce el robot a
través de la tarea.
5.- Robots de control numérico, donde el operador alimenta la
programación del movimiento, hasta que se enseñe manualmente la tarea.
6.- Robots inteligentes, los cuales pueden entender e interactuar con
cambios en el medio ambiente.
Los programas en el controlador del robot pueden ser agrupados de
acuerdo al nivel de control que realizan.
1.- Nivel de inteligencia artificial, donde el programa aceptará un
comando como "levantar el producto" y descomponerlo dentro de una
secuencia de comandos de bajo nivel basados en un modelo estratégico
de las tareas.
2.- Nivel de modo de control, donde los movimientos del sistema son
modelados, para lo que se incluye la interacción dinámica entre los
diferentes mecanismos, trayectorias planeadas, y los puntos de asignación
seleccionados.
3.- Niveles de servosistemas, donde los actuadores controlan los
parámetros de los mecanismos con el uso de una retroalimentación
interna de los datos obtenidos por los sensores, y la ruta es modificada
sobre la base de los datos que se obtienen de sensores externos. Todas las
detecciones de fallas y mecanismos de corrección son implementadas en
este nivel.
En la clasificación final se considerara el nivel del lenguaje de
programación. La clave para una aplicación efectiva de los robots para
una amplia variedad de tareas, es el desarrollo de lenguajes de alto nivel.
Existen muchos sistemas de programación de robots, aunque la mayoría
del software más avanzado se encuentra en los laboratorios de
investigación. Los sistemas de programación de robots caen dentro de
tres clases :
1.- Sistemas guiados, en el cual el usuario conduce el robot a través de los
movimientos a ser realizados.
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2.- Sistemas de programación de nivel-robot, en los cuales el usuario
escribe un programa de computadora al especificar el movimiento y el
sensado.
3.- Sistemas de programación de nivel-tarea, en el cual el usuario
especifica la operación por sus acciones sobre los objetos que el robot
manipula.
Dentro de los robots móviles, se encuentra una primera división en robots
autónomos y no autónomos. Los primeros portan todo el software y
hardware de control sobre la estructura mecánica. Esto les da un rango de
alcance limitado únicamente por la duración de las fuentes de
alimentación que utilicen, pero encarece y produce una mayor
complejidad en el sistema.
Desde un segundo punto de vista, los robots móviles pueden clasificarse
atendiendo al medio de locomoción que utilicen.
Los robots con patas permiten desplazamientos más eficientes sobre
terrenos de cualquier tipo, además de ofrecer un control de estabilidad
más completo y requerir menor potencia.
Los robots con otro tipo de locomoción simplifican el posicionamiento y
los cálculos necesarios para el mismo.
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3. Desarrollo Práctico.
3.1 Roles asignados
Ashley: Encargado de la parte mecánica del robot.
Bernardo: Encargado del reporte y los materiales.
Eduardo: Encargado del circuito electrónico.
3.2 Diseño
Construcción y diseño de las patas
Las patas se construyeron usando recortes rectangulares de una placa de
acrílico con un diseño de gancho al ser calentados con una forma de un
gancho; para eso primero se recortaron piezas rectangulares de acrílico
con una tamaño de aproximadamente 7x7, después se toma una pieza de
esas y se recorta en forma de gancho que se convertirá en una pata,
también se le hacen cortes redondos en donde irán colocados los rotores
que le darán movimiento.
Estructura mecánica de las patas
Después de lo anterior, al extremo de las patas que se va a ensamblar en
la base o cuerpo de la araña, se les hace otra forma de gancho más
pequeña en un extremo en la parte superior, la cuales irán sujetadas por
medio del gancho un pedazo de madera con forma de cilindro reducido
por la parte de en medio que posteriormente se ensamblará e irá
atornillado en otra pata en el cuerpo de la araña misma en la parte del
motor para que obtengan movimiento.
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Los motores
Para esta araña se van a utilizar dos motores que se obtuvieron de un
reproductor de VHS, que se les hace una especie de marco para poder con
eso sostenerlos en la base principal de la araña y le dé funcionamiento a
los engranes.
Construcción y diseño del cuerpo
La estructura del cuerpo es un contenedor donde se encuentran los
engranes ya colocados estratégicamente en posiciones para que les den
movimiento a las patas. Del contenedor sobresalen unos rotores que
sirven para mover las patas delanteras.
El diagrama del circuito
El circuito
El circuito se traspasa a una placa fenólica y la salida va a estar conectada
a los motores, para que cuando el sensor detecte el color negro, se
detengan los motores y no siga avanzando el robot.
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La fuente de alimentación
La fuente de alimentación van a ser cuatro pilas doble A, que alimentarán
la corriente del circuito en la placa fenólica, y así mismo para que realice
la función que queremos que haga.
3.3 Especificaciones
Construcción de un robot araña de 4 o 6 patas; utilizando componentes
básicos: resistencias, transistores, amplificadores operacionales y
sensores. Que se mueva en línea recta de tal manera que cuando llegue a
una línea de color negro, se detenga.
3.4 Armado
Primero se ensamblaron dos patas al contenedor, ya con los tornillos,
separadores y armado, encima de esas patas o al frente de las mismas se
coloca el otro juego de patas.
Lo mismo se hace con las otras 4 patas pero del lado contrario al primer
juego, donde están los rotores para que sea más fácil utilizarlos.
Se colocan los agujeros de los ganchos de las patas a los rotores.
Se monta el circuito conectándolo al motor.
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4. Lista de Materiales y Costos.
Placa Fenólica de 5X5 cm
$12.50
Placa de Acrílico
$50.00
Cloruro Férrico
$30.00
Soldadura
$20.00
Tornillos
$15.00
Motores
Resistencias de 330, 1k, 10kOhms
$1.00
Sensores QRD1411
$20.00
PIC41c
$8.00
LM311
$9.00
Agua Oxigenada
$15.00
Plumón permanente
$16.00
Porta pilas
$25.00
Leds
$4.00
Cable
$4.00
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5. Fotos y gráficas.
Circuito en protoboard y en placa fenolica:
Patas de acrílico de la araña:
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Motor con marco:
Cuerpo del robot con las patas y sistema de engranes:
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6. Observaciones y conclusiones.
Estructura mecánica del robot araña:
Las tres piezas que se ensamblan para formar un par de patas que se
conectan a un motor se han fabricado de acrílico. Se han recortado y
moldeado manualmente. El motor se obtuvo de una videocasetera VHS.
Se usaron tornillos para unir todas las partes que se utilizaron para la
estructura del robot araña. Y como fuente de alimentación se utilizaron
pilas alcalinas.
Circuito de control del robot araña:
Se hizo con un sensor QRD1114 que utiliza un diodo emisor infrarojo en
combinación con un fototransistor infrarojo para detectar las señales
infrarojas. Sirve para detectar transiciones Negro-Blanco (robots siguelíneas) o para detectar objetos cercanos (0.5 a 1 cm), un TIP41c y un
LM311que son comparadores de voltaje. Todos estos colocados en una
placa fenólica con su correcta configuración para detectar el color negro
con el sensor y detener los motores para por consiguiente no moverse y
quedarse parado.
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Referencias Bibliográficas y Fuentes.
Robótica, control, detección e inteligencia. Gonzáles C.S. McGraw Hill
1988.
http://e-md.upc.edu/diposit/material/26484/26484.pdf
http://www.microbotica.es
http://www.superrobotica.com
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