universidad autonoma de ciudad juarez

PROTOTIPO DE UN DISPOSITIVO REPARTIDOR DE MATERIAL PARA UN
SISTEMA DE PRODUCCIÓN A ESCALA
Por
José Alberto Ochoa Tostado
Presentado a la academia de Sistemas Digitales y Comunicaciones
del Instituto de Ingeniería y Tecnología de
La Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
para su evaluación
LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ
Abril del 2009
` PROTOTIPO DE UN DISPOSITIVO REPARTIDOR DE MATERIAL PARA UN
SISTEMA DE PRODUCCIÓN A ESCALA
Alejandra Mendoza Carreón
___________________________________________
Presidente de la academia
Diego Alberto Arenivar Díaz
___________________________________________
Asesor
José Alberto Ochoa Tostado
Alumno
` ___________________________________________
INTRODUCCIÓN
En Ciudad Juárez hablar de robótica no es nada nuevo, ya que es ampliamente utilizada en
la industria maquiladora para los procesos de producción. Es tan importante la robótica que
es utilizada en la medicina contemporánea, se recurre a ella para operaciones de alta
precisión, ya que se sabe de la existencia de pequeños espacios en el cuerpo humano, los
cuales son difíciles de tratar por un médico.
La Universidad Autónoma de Ciudad Juárez cuenta con brazos robóticos en el Instituto de
Ciencias Biomédicas (ICB) que está ubicados en la Unidad de Cirugía Experimental, donde
los alumnos toman cursos de adiestramiento en cirugía robótica que hoy en día es de gran
ayuda para los grandes médicos.
Hoy en día en la industria se utilizan poco los avances tecnológicos referentes a la
sustitución de la mano de obra por inteligencia artificial, hay pocas empresas en nuestra
ciudad que se dedican a este tipo de tecnologías, de las cuales se destaca la empresa
mundialmente reconocida FESTO, que se basa en la neumática y en los brazos robóticos
que ha modernizado totalmente los procesos de producción de algunas empresas localmente
hablando.
La robótica es fundamental en la vida cotidiana, es por eso el interés de fomentar en la
comunidad universitaria este tipo de tecnología que avanza a pasos agigantados, que se
necesita tanto hoy en día, en especial en el Instituto de Ingeniería y Tecnología se tienen
las herramientas para llevar a cabo una buena investigación acerca de la robótica y que la
mayoría de los alumnos no saben que existen tales herramientas pues en la universidad no
hay mucho flujo de información de este tema en especifico.
` La idea principal de este proyecto es realizar un sistema que manipule un robot repartidor
de material manejado por un microcontrolador que entregue el material de acuerdo a la
selección y estación de trabajo que este pertenece. Es importante realizar una investigación
extensa sobre este tema en particular, para esto es necesario de cuatro meses de trabajo e
investigación de campo, el cual consiste en recabar información acerca del micro
controlador así como saber los pro y los contras de este tipo de tecnología y como punto
principal hacer funcionar el robot y que realice las funciones antes mencionadas
ANTECEDENTES.
Hoy en día hablar acerca de la robótica industrial es incluir en esta misma la
automatización que tiene en el campo tecnológico la misma
importancia, en la vida
industrial la automatización se ha generado a través de periodos de innovación tecnológica,
el hecho que su crecimiento se vaya reflejando en periodos es porque toda tecnología
actualmente existente va ligada a la economía mundial que es el principal factor de su
crecimiento.
El uso de los robots industriales actualmente son la última tendencia en la automatización
de procesos de fabricación, aunque su crecimiento en el mercado de la industria ha sido
lento en comparación a los primeros años de la década de los 80 ‘s, y cabe destacar que
según expertos la robótica está en su plena infancia a nivel mundial pues no se ha explotado
todo el potencial con el que esta cuenta.
Hoy en día el uso de la robótica está muy limitado a su verdadero potencial como se
comenta, está comprobado que la mayoría de estos realizan operaciones muy simples como
tareas repetitivas que no requieren tanta precisión, básicamente son un tipo de talento
desperdiciado totalmente a nivel tecnológico. [1]
Los brazos robóticos tienen un gran antecedente en el mercado industrial así como a nivel
escolar actualmente, un ejemplo claro del avance de este tipo de tecnología es el brazo
robótico realizado por alumnos de la Universidad Benemérita de Puebla (BUAP) , dicho
` proyecto lo realizaron con una interfaz con el puerto paralelo , mediante este recibe la
información y le da instrucciones al brazo robótico.[2]
Existen grandes antecedentes acerca de esta tecnología, otro gran ejemplo es el brazo
robótico que fue realizado por la universidad de ecuador, su trabajo principal trabajo es
tomar objetos con una pinza que se le agrego y moverlos hacia el lugar que se le indique,
fue hecho con fines educativos para que sirviera de ejemplo para alumnos que cursan una
materia de automatización.[3]
Actualmente en el mundo existen varias empresas especializadas en robots industriales, una
de ellas importante a nivel mundial es OC ROBOTICS que trabajan en diferentes aéreas
como la aeronáutica, y sobre todo en la seguridad pues manufacturan brazos robóticos
antiterrorismo que hoy en día son de gran utilidad, éstos son empleados para inspección y
mantenimiento en grandes industrias.
El brazo robótico llamado Snake – Arm (Figuras 1 y 2), utilizado en la aeronáutica ha sido
de gran ayuda en las plantas armadoras de aviones, pues este tipo de brazo robótico es muy
flexible y esbelto, sobre todo por la rapidez y precisión en ensamblar las estructuras de los
aviones, pues su fácil manejo hacen que la calidad sea alta en la manufacturación, es
manejado atreves de una palanca llamada joystick que facilita su manejo. Cuando hay
procesos de producción repetitivos en los cuales sus operaciones no varían, aunado a la
definición permanente de la estructura de la estación de trabajo, es posible manejar el brazo
robótico automáticamente. [4]
` Figura 1. Brazo Robótico Snake Arm
Figura 2. Brazo Robótico Snake Arm en su función.
MARCO TEÓRICO
La robótica inició formalmente en el siglo XVIII en la industria textil que se encontraba en
pleno crecimiento con la creación de una maquina que realizaba tareas textiles, era
programada por tarjetas perforadas, después de este artefacto empezó la revolución
industrial, el primer brazo robótico en la industria se introdujo en el mercado en 1960 y fue
llamado “Unimate”(Figura 3) que estaba basado en la transferencia de artículos y fue
ingresado al mundo industrial por The Ford Motor Company .[5]
` Figura 3. Brazo Robótico Unimate
En la actualidad este tipo de tecnología puede ser manipulada por distintos protocolos de
comunicación, una de ellas es el puerto serial o también llamado RS232 (figura 4) que es
una comunicación de datos digitales que es utilizada frecuentemente por computadoras y
periféricos en donde como se sabe la información es transmitida bit a bit enviando un solo
bit a la vez que es totalmente opuesto a la tecnología hoy obsoleta del puerto paralelo que
este envía varios bits al mismo tiempo.[6]
Figura 4. Conector DB9 utilizado para comunicación puerto serie.
El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas,
transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a
flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas dentro de la industria.
Por definición un robot es capaz de interactuar con su entorno por si solo, debe ser capaz de
adaptar sus movimientos y sus acciones de acuerdo a las características físicas de los
ambientes en el que se encuentre, se sabe que para lograr esta capacidad de adaptación lo
primero que necesitan estos es conocer su entorno ya que esto se considera clave , como se
` sabe los seres vivos disponemos de un sistema sensorial , los robots también deben de
poseer sensores que le permitan saber dónde está , que movimientos va a realizar , saber
con qué objetos va interactuar y a donde los debe de dirigir.
Para realizar dichas tareas existen diversos tipos de sensores o también llamados
captadores, algunos con amplia sofisticación
de hardware y diferente tipo de
programación, estos sensores constan de un componente sensible para las magnitudes
físicas, a estas magnitudes se les puede dar una tarea específica entre las cuales se puede
destacar que sean sensibles a la intensidad de la luz, colores(Figura 5), temperaturas,
presión, magnetismo y hasta humedad, estos sensores deben de tener la capacidad de
percibir dichas magnitudes ya sea por sus características propias o por medio de algún
dispositivo que actué como intermediario para poder transformar esa magnitud en un
cambio eléctrico que se pueda alimentar en un circuito que la utilice directamente para así
poder utilizar el robot. [7]
Figura 5. Sensor de colores
Actualmente algunos robots para su procesamiento utilizan el microcontrolador, el cual es
un circuito integrado que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una
computadora: CPU, memoria, unidades de entrada y salida y otros bloques más
especializados como pueden ser temporizadores, convertidores análogo-digitales y puertos
para comunicación serial [8].
` METODOLOGÍA
Objetivo general.
Se tiene un contenedor con piezas de distinta nomenclatura identificadas por colores en
desorden, se pretende que un brazo robótico acomode las piezas en el contenedor
correspondiente a cada color para posteriormente ser entregadas en su área correspondiente
en una línea de producción a escala.
Figura 6. Diagrama a bloques.
Objetivos específicos.
• Realizar una investigación de acerca de sistemas similares de repartidor de
materiales.
• Definir cuales elementos básicos son adecuados para utilizar en nuestro prototipo.
• Investigar acerca de cual microcontrolador será el adecuado para este proyecto.
• Realizar programas necesarios para la ejecución del robot.
• Hacer simulación de línea de producción.
• Realizar las pruebas necesarias para la completa ejecución del proyecto.
• Aplicación y definición de fases finales del proyecto.
• Documentación del proyecto.
` • Presentación del proyecto.
METAS
1.1 Realizar el protocolo del proyecto para el 17 de abril.
1.2 Investigar el microcontrolador adecuado para el proyecto.
1.3 Diseñar la forma en la que se debe de mover el dispositivo.
1.4 Crear un diagrama de flujo para la elaboración de las tareas que realizara el dispositivo.
1.5 Crear código para mover el dispositivo repartidor de material.
1.6 Una vez creado el código aplicarlo al microcontrolador para realizar pruebas en el
dispositivo repartidor de material.
1.7 Presentar el dispositivo repartidor de material final.
ACCIONES
Metas 1.1
1.1.1 Investigar en bibliotecas de Ciudad Juárez.
1.1.2 Investigar en bibliotecas de UTEP.
1.1.3 Investigar en páginas de internet y revistas.
1.1.4 Investigar en instituciones o empresas que utilizan este tipo de dispositivos.
Metas 1.2
1.2.1
Hacer una lista de posibles microcontroladores a utilizar.
1.2.2
Buscar y leer manuales sobre los diferentes tipos de microcontroladores.
1.2.3
Checar especificaciones y características de los diferentes microcontroladores.
` 1.2.4
Elegir el micocontrolador adecuado.
1.2.5
Aprender a utilizar el microcontrolador elegido.
Metas 1.3
1.3.1
Investigar formas de movimiento del dispositivo.
1.3.2
Investigar y definir cuál es la manera en la que este dispositivo debe de realizar sus
tareas.
1.3.3
Crear la forma de los movimientos.
Metas 1.4
1.4.1
Realizar diagrama de flujo.
1.4.2 Especificar en dicho diagrama las funciones del dispositivo repartidor de material.
1.4.3 Realizar pruebas con dicho diagrama.
Metas 1.5
1.5.1
Crear código para el movimiento del dispositivo.
1.5.2 Realizar pruebas en programa de simulación para el código.
Metas 1.6
1.6.1
Una vez realizado el código aplicarlo al dispositivo para realizar pruebas.
1.6.2
Verificar que efectivamente el dispositivo repartidor de material funciona como se
le pide.
Metas 1.7
1.7.1 Acudir con el asesor para la revisión del proyecto.
1.7.2 Presentar el dispositivo repartidor de material funcionando.
` CRONOGRAMA
Acciones
Numero
1
Semana
2 3 4
1
Semana
2 3 4
1
Semana
2 3 4
1
Semana
2 3 4
1
Semana
2 3 4
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.4.1
1.4.2
1.4.3
1.5.1
1.5.2
1.6.1
1.6.2
1.7.1
1.7.2
REFERENCIAS
[1]. http://www.consumer.es/web/es/tecnologia/hardware/2005/01/20/116179.php
[2].http://www.acredit.ece.buap.mx/_DOCUMENT%20COMPROBAT%20DE%20AUTO
EVALUAC/17_IA%2045%20C.8.1.2/Memorias%20FCE/robotica/S2-RC-01.pdf
[3].http://www.espolciencia.espol.edu.ec/trabajos/Ciencias%20Tecnologicas/PROTOTIPO/
Construccion%20de%20un%20Brazo%20Robot%20para%20servir%20de%20plataforma
%20de%20aprendizaje.pdf
` [4]. http://www.ocrobotics.com/applications/aerospace.htm
[5]. www.roboticspot.com/especial/historia
[6]. www.euskalnet.net/shizuka/rs232.htm
[7]. http://robots-argentina.com.ar/Sensores_general.htm
[8]. Palacios Enrique, Remiro Fernando y López Lucas J., “Microcontrolador PIC16F84A
Desarrollo de Proyectos”, Ed. Alfaomega RA-MA, 2Da. Edición
` PROTOTIPO DE UN DISPOSITIVO REPARTIDOR DE
MATERIAL PARA UN SISTEMA DE PRODUCCION A
ESCALA
por
José Alberto Ochoa Tostado
Presentado a la Academia de Sistemas Digitales y Comunicaciones
del Instituto de Ingeniería y Tecnología de
la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
para su evaluación
LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ
Mayo 2010.
I
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ
Instituto de Ingeniería y Tecnología
EVALUACiÓN DE EXAMEN
Fecha: 27 de Mayo del 2010
Horario: 19:00 - 21 :00 HRS.
PROFESIONAL INTRACURRICULAR
NIVEL: LICENCIATURA
TEMA:
"Prototipo de un dispositivo repartidor de material para un sistema
de producción a escala"
La evaluación del examen profesional intracurricular consta de 4 partes:
(Desarrollado en 1 hora)
, 1°._
2°._
3°._
4°._
Exposición por parte de los alumnos (máximo 20 minutos).
Réplica por parte del jurado.
Comentarios y/o recomendaciones.
Entrega de resultados.
Nombre del alumno: José Alberto Ochoa Tostado
Calificación Maestro de la materia (30%)
23
Calificación Director de Trabajo (40%)
21
Calificación del Jurado (30%)
TOTAL
Se recomienda que el documento se deposite para consulta en la BIBLIOTECA
Si D
NoD
Director de Trabajo
Jurado
Coordinador de la Materia
"Pr0y.
. ación"
FIRMADO EN ORIGINAL
II
DECLARACIÓ
DE ORIGI
ALIDAD
Yo José Alberto Ochoa Tostado declaro que el material contenido en este documento
es original y no ha sido copiado de ninguna otra fuente, ni ha sido usado para obtener
otro título o reconocimiento en ésta u otra institución de educación superior.
_________________________________________
José Alberto Ochoa Tostado
III
RESUME
El prototipo de un dispositivo repartidor de material para un sistema de producción a
escala, es un dispositivo que pretende ayudar a la rapidez con la que se reparte el
material en la industria maquiladora y sobre todo con la calidad adecuada sin algún
margen de error. Este proyecto está compuesto por un microcontrolador
programable, Carro a control remoto, un brazo robótico y un software llamado Code
Warrior.
El microcontrolador programable que se utiliza es el MC9S08QG8, tiene la
característica de comunicarse con la computadora mediante la comunicación con el
puerto RS-232, lee la cadena serial y se la envía a la tarjeta controladora del robot
para que cada servomotor haga las instrucciones que uno le envía mediante estas
cadenas seriales.
El brazo robótico lynx 6 de la compañía lynxmotion es el que se utiliza para la
realización de este proyecto, contiene 6 servomotores, cada servomotor cuenta con
un canal diferente los cuales reciben instrucciones mediante cadenas seriales
enviadas por el puerto serial para realice algún movimiento.
El carro a control remoto se utiliza para el transporte del brazo robótico, su tracción
es controlada por un puente h que está conectado a un protoboard donde este mismo
se conecta a la tarjeta que contiene el microcontrolador donde le da el movimiento
adecuado hacia adelante o que vaya de reversa según la circunstancia.
El software de acceso se realizó mediante el programa “code warrior” , el cual se
utilizo para programar el microcontrolador, utilizando una herramienta del mismo
programa llamada processor expert la cual sirve para la comunicación con el puerto
serial , se realizaron diversas pruebas para saber si lo que se estaba programando
estaba funcionando correctamente.
IV
DEDICATORIAS
Dedico este proyecto primeramente a mis padres que siempre me impulsaron a
seguir mis sueños a pelear y luchar por cada cosa que quería en la vida, a nunca
darme por vencido ante las adversidades, a mi padre que me enseño a ganarme cada
cosa con el sudor de mi frente y con mi propio esfuerzo, a darle la espalda a las
derrotas y a levantar la cara, a realizarme como hombre y persona de bien para la
sociedad y sobre todo por los valores que me inculco atreves de mi formación
profesional , a mi madre mi más grande ejemplo , una mujer con mucho valor y
mucha perseverancia, le agradezco todos los regaños y consejos que me daba en todo
este tiempo , me enseno a tomar por la rienda los problemas y resolverlos al igual
que mi padre a nunca darme por vencido y a darme fortaleza en cada momento difícil
que pase por mi formación profesional , PAPAS LOS AMO , GRACIAS POR
TODO.
A mi esposa mi más grande apoyo durante la elaboración de este proyecto , sobre
todo por aguantarme en mis momentos de enojo y frustración, por ayudarme en todo
momento , por ayudarme a no darme por vencido a seguir adelante por ensenarme lo
que es la dedicación y la perseverancia, también por ser mi más grande ejemplo al
verla superada profesionalmente, por ser mi compañera en este largo viaje que es la
vida por estar a mi lado todos los días y a todas horas, por tus regaños por felicitarme
cada momento en que salía algo nuevo de este proyecto por darme tus ideas y
mejoras para este proyecto por todo eso y más, simplemente eres mi vida entera TE
AMO MI AMOR.
A mi familia, mis tíos, primos, sobrinos, a mis suegros, cuñados, por estar ahí para
darme ánimos, por ayudarme a seguir con estas ganas de terminar mi escuela, por
tomarme como ejemplo de superación, porque durante toda mi formación escolar
estuvieron dándome carrilla para seguir adelante y terminar, a mi familia que ya no
se encuentra con nosotros, especialmente a mis abuelas (Q.E.P.D.) que ya no
alcanzaron a verme realizado como una persona en el ámbito profesional.
V
A mi banda, mis amigos compañeros de carrera, que siempre estuvieron ahí
ayudándome, dándome ánimos y fortaleza, por esos grandes momentos en el campus
y fuera de el, por los viajes que realizamos juntos durante todo este tiempo, los
quiero mucho chavos : Yadira, Erika, roció, gloria, Edgar, Olinto y en especial a mi
gran amigo y hermano Armando que siempre me ayudo en mi formación profesional
siempre estuvo ahí en momentos difíciles ayudándome a resolver mis dudas , en
realidad te lo agradezco hermano, a todos ustedes muchas gracias por ser parte de
esta historia .
VI
AGRADECIMIE
TOS
Gracias a todos aquellos que hicieron posible que pudiera terminar nuestro proyecto.
Agradezco al profesor Ing. Diego Alberto Arenivar por el apoyo, asesoramiento y
colaboración en este proyecto.
Al profesor Dr. José Mireles Jr. por su paciencia y su apoyo.
A mis amigos por su paciencia, comprensión y apoyo a lo largo de este trayecto
Al laboratorio de control por su constante ayuda en lo que a material se refiere.
A Juan Manuel Gómez, también por su apoyo también en cuanto a equipamiento se
refiere.
A todos los profesores que formaron parte a través de mi carrera profesional, en
especial aquellos que aparte de ser mis profesores me brindaron su amistad y me
dieron sabios consejos que me iluminaron durante mi carrera.
Al departamento de eléctrica y computación que siempre me brindo su apoyo cuando
se necesito algún papeleo.
A mi esposa quien fue clave en la terminación de este proyecto, impulsándome en
todo momento y motivándome a llegar al final de este proyecto.
A mis padres por haberme dado educación y siempre me dieron lo que necesite para
mi formación escolar.
VII
LISTA DE ACRÓ
IMOS
PIF
Plataforma integral financiera.
AMAC
Asociación de Maquiladoras A.C.
GM
General Motors.
CAD
Sistemas de diseño asistidos por computadora.
CAM
Sistemas de fabricación asistidos por computadora.
CPU
Unidad central de proceso.
USB
Universal serial bus.
VOLTS
Voltaje.
RS232
Estándar de comunicación para puerto serial.
EIA
Asociación de industrias electrónicas.
DB9
DB se refiere a la estructura física del conector, no al propósito
de cada línea, el número nos dice con cuantos pines cuenta el
conector.
V
Voltaje.
PC
Computadora personal.
CD
Disco Compacto.
RELE
Relevador.
LED
Diodo emisor de luz.
DC
Corriente directa.
VIII
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.
Industria maquiladora……………………….….………….………....4
Figura 2.
Brazo robótico …………………....………….….……….………......7
Figura 3.
Uso de robots...………………………………….……….…………..8
Figura 4.
Robot móvil…….……………………………….……….…………..10
Figura 5.
Tarjeta microcontroladora ……………………………………….…13
Figura 6.
Trama de envió de datos...……………………………………….….16
Figura 7.
Conector RS-232……………….………………………….………...16
Figura 8.
Terminal v1.9b………..………………………………….……….…17
Figura 9.
Adaptador USB-SER…..…...………………………………………18
Figura 10.
Regulador…………....……...……………………………………...18
Figura 11.
Interruptor……………………………….........…………………….19
Figura 12.
Relevador…………………………………………………………...20
Figura 13.
Puente H…………..…...………………………………….………...20
Figura 14.
Brazo robótico Lynx 6………………….……………….…….…...21
Figura 15.
Sensor de proximidad ..…………………………………………….23
Figura 16.
Sensor de temperatura……..………………………………………24
Figura 17.
Sensor de presión……………………………………………..……25
Figura 18.
Sensor de oxigeno………….…………………………………...…26
Figura 19.
Sensor de luz……....………………………………………….…...27
IX
Figura 20.
Sensor de colores…………………….....…………………………28
Figura 21
Carrito transportador del brazo robótico.………………………...29
Figura 22.
Prueba con tarjeta……….…...……………………………………30
Figura 23.
Prueba con tarjeta y microswitch……………………….………....31
Figura 24.
Brazo robótico con tarjeta……………….………………………...31
Figura 25.
Interruptores conectados a tarjeta con microcontrolador……….....32
Figura 26.
Tarjeta con microcontrolador……………….……………………..32
Figura 27.
Puerto serial en tarjeta con microcontrolador………….……….…33
Figura 28.
Cable cruzado del RS-232………………………………………….34
Figura 29.
Proccesor Expert en Freescale Code Warrior ….…….…….……...35
Figura 30.
Brazo robótico………………………………………………………36
Figura 31.
Brazo robotico montado en carrito transportador…………….……..37
X
I
DICE
Declaración de originalidad………………………………………………….....…...III
Resumen………………………………………………………………………….....IV
Dedicatorias………………………………………………………………………….V
Agradecimientos……………………………………………………………...……VII
Lista de acrónimos………………………………………………………...…..…..VIII
Lista de figuras……………………………………………………………………...IX
Capítulo 1…………………………………………………………..…………………1
Introducción…………………………………………………………………………..1
Capítulo 2……………………………………………………………………………..3
La robótica en la industria…………………………………..………………..……...3
2.1. La industria maquiladora……………………….…………...……………….3
2.2. Industria maquiladora en Ciudad Juárez………………………….………....4
2.3. Robots en la industria manufacturera…………………………....…………5
2.4. Automatización y Robótica.. ..………..……………………………………7
2.4.1 Robótica Móvil…….…………………………………………………....9
Capítulo 3……………………………………………………………………………12
Fundamentos teóricos de la interface…..…………………………………...……...12
3.1. Microcontroladores……………………………………………………….12
3.2 Comunicación entre la tarjeta y el robot..…………………………………13
XI
3.2.1. RS232………………………………………………………………14
3.2.2 Terminal v1.9b……………………………..…………….…………17
3.2.3 Adaptador USB-SER……………………………………………….17
3.3. Regulador de voltaje…………………………….…………..…………...18
3.4 Interruptores…….………………………………..……………………….19
3.5 Relevadores……………….……..………………..………………………19
3.6 Puente H………………………………………………………………… 20
3.7 Brazo Lynxmotion…………………………………………………………21
Capítulo 4…………………………………………………………………………...22
Los sensores……………………………………………………………………….22
4.1. Sensor de proximidad………………………………………………….23
4.2. Sensor de Temperatura…………………………...…………………….23
4.3. Sensor de presión…………………………….…………………….…..24
4.4. Sensor de Oxigeno……………………..…….....……………………..26
4.5. Sensor de luz……………..…………………….……………………...26
4.6. Sensor de colores……….……………………………………………..27
Capítulo 5……………………………………………………………………………29
Análisis, pruebas y resultados……………………………………………………….29
5.1. Carro trasportador de brazo robótico…………………………………29
5.2. Pruebas con la tarjeta…..…………………………..………………....30
XII
5.2.1 Pruebas con la tarjeta y la PC………………………………...…..30
5.2.2 Pruebas con la tarjeta, microswitch y el carro…………….…....30
5.2.3 Pruebas con robot……………………….………………….…31
5.3 Interruptotes………………………..……………………………….32
5.4 Puerto serial………………………………………………………….33
5.5 Software de acceso.…..……………………..….………………..…..34
5.6. Brazo robótico……………………………………………………….35
5.7 Brazo robótico montado al carrito transportador…………………….36
Capítulo 6……………………………………………………………………………38
Código de acceso…………..……………………………………………………..…38
Capítulo 7……………………………………………………………………………50
Conclusiones y recomendaciones…………………………………………………...50
Referencias………………………………………………………………………….53
Apéndices…………………………………………………………………………...54
Apéndice 1………………………………………………………………………..…54
Diagrama de bloques…………………………...………………………...…………54
Apéndice 2……………………………………………………………………..……55
Diagrama de flujo brazo robótico…….......................................................................55
Apéndice 3…………………………………………………………………..………56
Hoja de datos del Puente H........................................................................................56
XIII
Apéndice 4………………………………………………………………..…………59
Hoja de datos DEMO9S08QG8……………………….………….………..………..59
XIV
CAPÍTULO 1
I
TRODUCCIÓ
Este trabajo presenta la necesidad de ahorrar trabajo y mejorar la calidad y sobre
todo el tiempo de la repartición de material a las líneas de producción mediante un
dispositivo llamado brazo robótico móvil, en México esta tecnología plurifuncional
en la actualidad es poco requerida pues para la sociedad mexicana piensa que es
quitarle empleo al ser humano, pues como sabemos es capaz de lograr a realizar
hasta tres tareas diferentes con más eficiencia y sobre todo con un margen de error
menor al que puede llegar a causar el ser humano.
Hoy en día hablar acerca de la robótica industrial es incluir en esta misma la
automatización que tiene en el campo tecnológico la misma importancia, en la vida
industrial la automatización se ha generado a través de periodos de innovación
tecnológica, el hecho que su crecimiento se vaya reflejando en periodos es porque
toda tecnología actualmente existente va ligada a la economía mundial que es el
principal factor de su crecimiento.
El uso de los robots industriales actualmente son la última tendencia en la
automatización de procesos de fabricación, aunque su crecimiento en el mercado de
la industria ha sido lento en comparación a los primeros años de la década de los
80´s, y cabe destacar que según expertos la robótica está en su plena infancia a
nivel mundial pues no se ha explotado todo el potencial con el que esta cuenta.
Hoy en día el uso de la robótica está muy limitado a su verdadero potencial como se
comenta,
está comprobado que la mayoría de estos realizan operaciones muy
simples como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión, básicamente son un
tipo de talento desperdiciado totalmente a nivel tecnológico.
1
La tecnología ha tenido grandes avances, y estos van de la mano de la industria
maquiladora, así como la robótica, la sensorica es otro dispositivo tecnológico que se
liga totalmente con la anteriormente mencionada robótica, se dice que cuando esta
da un paso, da otro paso igual la sensorica, siempre juntos en los avances
tecnológicos y de esta manera también la industria maquiladora da un gran paso.
Es por eso que se tomó la decisión de crear un dispositivo repartidor de material a
una línea de producción a escala, para ver la manera de agilizar el reparto y calidad
de material, para ahorrar tiempos y reducir el porcentaje de error que pudiera existir.
En los siguientes capítulos se explica con más detalles el material que se utilizó así
como algunos pasos que se siguieron para el funcionamiento del proyecto.
En el capítulo dos se hace referencia a los antecedentes de la robótica en la industria,
sus comienzos y sus avances en el ámbito tecnológico.
En el capítulo tres se habla del material que se utilizó para llevar a cabo el
dispositivo repartidor de material a una línea de producción a escala, así como el
microcontrolador y sus características, la comunicación serial, la entre otros.
En el capítulo cuatro se explica sobre los sensores y los diferentes tipos de sensores
que existen en el mercado y sobre todo el sensor de colores utilizado en este
proyecto.
En el capítulo cinco se dan a conocer los resultados obtenidos de pruebas realizadas
con el brazo robótico montado en un carro de control remoto , de el funcionamiento
del sensor , y de la prueba final ya el robot montado en una línea de producción a
escala.
En el capítulo se seis hace referencia a las conclusiones obtenidas en este proyecto
así como las recomendaciones para futuras aportaciones.
2
CAPÍTULO 2
LA ROBOTICA E
LA I
DUSTRIA
Robot se refiere a un mecanismo que realiza automáticamente tareas complicadas y
repetitivas o también conocido como mecanismo guiado por controles automáticos,
son dispositivos que no pueden igualar a un ser humano en la integridad de sus
funciones, pero que realizan tareas mecánicas propias de estos, como el ensamble o
la selección de piezas [5].
Uno de los principales objetivos de la robótica es llevar a cabo la construcción de
maquinas capaces de realizar tareas con facilidad, eficiencia y sobre todo rapidez,
estos son potencialmente útiles en lugares peligrosos para el ser humano, en este
sentido los brazos robóticos que se emplean en las fabricas de coches para soldar y
pintar, los robots móviles que envía EUA a Marte, o hasta los que utilizan para
limpiar las centrales nucleares son varios ejemplos de aplicaciones reales en las
cuales se utilizan robots hoy en día.
2.1 La industria maquiladora
La aparición de la industria maquiladora en la década de los cincuenta está vinculada
a la división internacional del trabajo, y los cambios en la organización de las
empresas, ya que estas enfrentan una competencia cada vez más enérgica en los
mercados mundiales.
Ante dicha situación las organizaciones adoptaron un modelo de segmentación para
procesos productivos, y para esto se dieron a la tarea de dividir cada proceso en
intensivos en cuanto a mano de obra y muy intensivos en capital. Se trasladaron
fuera de su país de origen aquellos segmentos que necesitaban mayor número de
trabajadores y los segmentos de intenso capital se mantuvieron dentro del mismo
país.
3
En México la aparición de dichas industrias maquiladoras fue en la década de los
sesenta, lo cual permitió mejorar el bienestar social de la mayoría de los mexicanos,
no se pudo extender por toda la nación, la frontera quedo alejada de dicho desarrollo
ya que no se contaba con el acceso o vías de comunicación que le permitieran
establecer nexos económicos con el centro [1].
Gracias a esta situación una sola gerencia podía manejar una planta productora de
tecnologías en Estados Unidos y poder realizar la mano de obra en nuestro país a un
costo sumamente bajo. Así para 1969 había 147 empresas registradas en el PIF y
contaba con 17 mil empleados en todo México, figurábamos en el panorama mundial
ocupando el tercer lugar por debajo de Alemania Occidental y Canadá [3].
2.2 Industria maquiladora en Ciudad Juárez
En 1970 Cd. Juárez contaba con 22 empresas que generaban 3135 empleos, en 1980
se tenían cuatro parques industriales con un total de 52 instalaciones entre plantas y
maquiladoras. A principios del 2005 la industria maquiladora genero 8 mil 219
nuevos empleos según las estadísticas de la AMAC [2].
La desaceleración económica de estados Unidos provoca una pérdida de 10 mil
empleos. Esto es por el cierre de la empresa GM entre otras tanto por la inseguridad
que se vive y la violencia. A finales del año 2009 llegan a Cd. Juárez nuevas
empresas de diferentes giros, generando nuevamente empleos para bajar así el gran
número de desempleos que existía, en 2010 se siguen generando empleos.
Figura 1. Industria Maquiladora
4
2.3 Robots en la industria manufacturera.
Hoy en día los robots son un gran recurso en la industria manufacturera, donde
realizan tres tipos de acciones diferentes. La primera es el manejo de materiales, que
según información de la industria manufacturera es la principal tarea realizada por
este tipo de tecnología, consiste en la transferencia de materias primas, su carga así
como también su descarga en las maquinas. Algunas tareas son muy sencillas: el
robot recoge piezas de un contenedor y las coloca en otro. Pero hay tareas más
complejas, como la colocación de las piezas en empaques especiales.
La segunda área de acción es el desarrollo de operaciones. El robot manipula
algunas herramientas para completar una parte del proceso industrial, por ejemplo
una pistola de aire para pintar autopartes, también algunas veces pule piezas o aplica
diferentes terminados. La tercera área en la que también se desenvuelven es en el
ensamble y en la inspección. Esta se ha intensificado a causa de los elevados costos
del trabajo manual .Los robots se programan dependiendo del tipo de objetos para
inspeccionar. Por lo general cuentan con sensores para determinar si el elemento a
revisar cumple con los estándares de calidad requeridos [5].
Los robots industriales no son maquinas-herramienta, en forma de manipuladores
programables capaces de mover partes u otras herramientas mediante una secuencia
pre-especificada de movimientos. Como muchas otras maquinas, los robots pueden
repetir la misma tarea por largos periodos de tiempo y con gran precisión como se
menciono anteriormente.
La robótica es llamado un manipulador que realiza muchas funciones, puede ser
reprogramable destinado como se menciono anteriormente a realizar actividades de
un materialista, mediante movimientos previamente programados y variables que
permiten llevar a cabo diversas tareas y explotar todo el potencial de estos.
Actualmente los robots industriales son los que más han sido útiles y aceptados por
la sociedad desde el punto de vista práctico, pues puede llegar a realizar tareas que
5
ningún ser humano quiere o puede hacer. La industria moderna requiere de
maquinaria de alta precisión así como de gran calidad
y sobre todo de gran
velocidad que reduzca tiempos
Este es un aparato de alta tecnología que hace muy bien su trabajo en el que el
alrededor del 60 % de estos robots en el mundo es utilizado en la industria
automotriz, haciendo de ellos una manipulación acertada, son elegidos por su alta
precisión y con su aproximadamente 1 % de error, las expectativas sobrepasan la
calidad y la rapidez y de esta manera llenan son elegidos por las empresas de
manufactura de este tipo.
Cabe destacar que estados unidos es el principal consumidor de esta tecnología,
aunque muchos de estos no están en el país norteamericano, estos se encuentran en
empresas norteamericanas que residen en otros países, el continente europeo se
encuentra en segundo lugar quien en el último año creció el 35 % en la compra de
esta tecnología [5].
Figura 2. Brazo robótico
6
2.4 Automatización y Robótica.
La automatización Industrial está caracterizada por algunos periodos de continuas
innovaciones tecnológicas. Todo esto se debe a que todo este tipo de avances
tecnológicos en este caso la automatización está muy ligada a los sucesos
económicos mundiales.
El uso de los robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por
computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora
(CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación y
luego se cargan al robot. Estas tecnologías conducen a la automatización industrial a
otra transición, de alcances aun no explorados y desconocidos.
El crecimiento del mercado de la industria robótica ha sido lento en comparación con
los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a las predicciones, aun la
industria robótica está en su infancia [17]. Pues la sociedad se ha encargado de que
esta enorme herramienta se encuentre en esta etapa, ya que representa una potencial
arma para que esta tecnología acabe con los muchos o pocos empleos que existen
actualmente para el ser humano, pero la realidad es clara, la industria robótica en
una forma o en otra, permanecerá e inclusive crecerá más.
7
Figura 3. Uso de robots
Hoy en día el uso de los robots está concentrado en tareas muy fáciles y sobre todo
repetitivas que no requieren una alta precisión. La figura 3 refleja que en los años
80´s las tareas simples como las maquinas de inspección, transferencia de materiales,
pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas.
El análisis de mercadeo en cuanto a fabricación industrial muestran que en la década
actual y en las venideras, los robots industriales incrementaran su campo de
aplicación, esto gracias a los avances tecnológicos en sensores, los cuales permitirán
tareas más sofisticadas como el ensamble de materiales [18].
La automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En
un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que se
relaciona con el empleo de sistemas mecánicos - eléctricos basados en computadoras
para la operación y control de producción. En consecuencia la robótica es una forma
de automatización industrial.
8
Existen 3 clases muy amplias de automatización industrial: Automatización Fija,
Automatización Programable, y Automatización Flexible.
La Automatización Fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y
por tanto se puede justificar el alto costo del diseño de equipo especializado para
procesar el producto con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas.
La Automatización Programable se emplea cuando el volumen de producción es bajo
y existe diversidad de producción a obtener.
La Automatización Flexible es adecuada para una producción mediana, estos
sistemas flexibles tienen características de la automatización fija y de la
automatización programada.
De los tres tipos de automatización antes mencionados, la robótica coincide
totalmente con la automatización programable.
2.4.1 Robótica Móvil.
Hoy en día la robótica avanza a pasos agigantados, y con ella las aplicaciones en la
industria, una vez ya teniendo dominada la robótica, no era suficiente solo tener un
robot estático, es por eso que se empezó a diseñar robots móviles que realizaran
algunas funciones que el ser humano ya no quería realizar, con esto se ahorraban
tiempo y esfuerzo en hacer dichas tareas.
Se tiene a la mano una gran variedad de modos de moverse sobre una superficie
solida entre los robots, las más comunes son las ruedas las que son de gran ayuda
para el robot para llegar hacia un lugar en especifico, otras utilizadas son las cadenas
y las patas.
El diferencial es un punto clave en la construcción de este tipo de robots, desde el
punto de vista de la programación como de la construcción, el diseño diferencial es
9
uno de los menos complicados sistemas en movimiento. El robot puede ir recto, girar
sobre sí mismo y trazar curvas, uno de los problemas más sobresalientes en este
punto es como resolver el equilibrio del robot, hay que buscarle un apoyo adicional a
las dos ruedas existentes, esto se consigue mediante una o dos ruedas de apoyo
añadidas en un diseño triangular o romboidal.
Uno de los puntos importantes es la forma del robot, puede tener un gran impacto en
sus presentaciones, un robot no cilíndrico no llama mucho la atención ya que corre
un mayor riesgo de quedar atrapado por una disposición desfavorable de obstáculos
o de fallar en encontrar un camino en un espacio estrecho. El robot cuadrado, es el
comúnmente más utilizado en la industria ya que tiene más opciones de movimiento
y puede llevar acabo mas instrucciones.
Figura 4. Robot móvil
Los métodos que se llevan a cabo para la posición de los robots móviles se clasifican
en dos grupos posicionamiento relativo y posicionamiento absoluto, los primeros se
enfocan totalmente a la posición así como a la orientación del robot a partir de una
configuración inicial conocida y de mediciones internas al robot, aquí es donde entra
al tema la edometría y la navegación inercial.
10
Los métodos del posicionamiento absoluto determinan la posición y la orientación
del robot detectando distintas características de un entorno conocido. Dichas
características pueden ser artificiales, por decir un ejemplo, reflectores, o naturales si
se trata de características propias del entorno como paredes.
Como se sabe el comportamiento de un robot autónomo viene de la mano con el
programa que manipula todas sus acciones. La realización de programas para robots
debe de cumplir con algunos requisitos específicos frente a la programación en otros
entornos más tradicionales, como la computadora.
La tecnología móvil en los robots hoy en día es del todo necesaria para la realización
de tareas que un robot estático no podía realizar, con este avance los robots ya
pueden lograr cosas que antes eran inalcanzables y que hoy en día facilita la tarea
humana inclusive ya no necesitando la mano de obra humana , que es uno de los
principales factores por lo cual la robótica aun está en pañales pues la sociedad no
está del todo de acuerdo con esto aunque sea un ahorro de nomina e inclusive
mejorando la calidad y la rapidez del trabajo.
11
CAPÍTULO 3
FU
DAME
TOS TEÓRICOS DE LA I
TERFASE
Una interfase es una conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas
independientes. La interfase permite el flujo de información entre un usuario y la
aplicación
3.1 Microcontroladores
Un microcontrolador es un circuito integrado que incluye en su interior las tres
unidades funcionales de una computadora: CPU, memoria, unidades de entrada y
salida y otros bloques más especializados como pueden ser temporizadores,
convertidores análogo-digital y puertos para comunicación serial.
La función de un microcontrolador es elaborar tareas más específicas que
comúnmente hacen parte de un sistema más grande, para llevar a cabo estas
funciones se requiere que el microcontrolador sea programado con un código que
hará el funcionamiento deseado al microcontrolador [4].
Los microcontroladores pueden ser programados con lenguajes de bajo nivel, como
el lenguaje ensamblador (assembler) o con lenguajes de alto nivel, como C, en
cualquiera de los casos es necesario disponer como mínimo de un compilador y un
programador.
Freescale es la empresa dedicada a elaborar microcomponentes como: Tarjetas
microcontroladoreas, chips, y circuitos integrados, los cuales facilitan la elaboración
de trabajos ya que cada uno tiene diferente funcionalidad y sirven para casos
diferentes.
En este caso se utilizará una tarjeta la cual contiene un microcontrolador, llamada
DEMO9S08QG8, se alimenta con 5 Volts desde su entrada USB, cuenta con el
conector RS-232 que es una de las principales herramientas a utilizar en este
12
proyecto, a continuación muestro la hoja de datos donde se especifica cada una de las
opciones y herramientas con las que cuenta dicha tarjeta.
Figura 5. Tarjeta con microcontrolador
3.2 Comunicación entre la tarjeta y el robot
La comunicación es un método por el cual uno o más aparatos pueden compartir
información para su lectura y escritura, ya que mientras uno envía información la
otra parte la recibe y la puede entender y de igual manera la que envió primero puede
13
recibir una respuesta a lo que le envió en primera instancia, y lograr así una
comprensión de datos.
La comunicación entre la tarjeta y el robot es de suma importancia, ya que el fin de
este proyecto es que el carrito pueda trasladar al robot de una estación a otra y este a
su vez haga su función que es la de repartir el material a cada estación que va
llegando, una vez que lo repartió el material en la primera estación continua con la
siguiente y así hasta que llegue a la última estación.
El método por el cual se puede conectar la tarjeta con el robot puede variar ya que
existe la comunicación por medio del puerto serie con el conector DB-9 y con el
Term.
3.2.1 RS232
RS232 es un estándar que se propuso por la EIA, que consiste de un dispositivo tipo
DB-9 que consta de 9 pines, el cual se conecta en la computadora para poder realizar
la comunicación entre éstos. Se envían datos de 7, 8 o 9 bits. La velocidad se mide
en baudios (bits/segundo) y sólo son necesarios dos cables, uno de transmisión y otro
de recepción [26].
Una vez conectado el DB-9 en la computadora se puede conectar cualquier otro
dispositivo del otro lado del cable conector para poder realizar la comunicación entre
ellos.
La descripción, el nombre y la función de cada uno de los pines de RS-232 son los
siguientes:
TXD
Transmitir datos señal de salida
RXD
Recibir datos señal de entrada
14
RTS
Solicitud de envió señal de salida
DTR
Terminal de datos listo señal de salida
CTS
Libre para envío señal de entrada
DSR
Equipo de datos listo señal de entrada
DCD
Detección de portadora señal de entrada
SG
Tierra referencia para señales
RI
Indicador de llamada Señal de entrada
En la siguiente tabla se muestran las especificaciones de los pines de conector DB9.
Número de pines
Nombre
Descripción
3
TxD
Transmisión de datos
2
RxD
Recepción de datos
7
RTS
Bits de envió
8
CTS
Limpia lo enviado
6
DSR
Conjunto de datos listo
5
SG
Tierra
1
DCD
Detector de soporte de
datos
4
DTR
Terminal de datos listo
9
RI
Anillo indicador
Tabla 1. Descripción de pines1
1
Hoja de datos MAX232
15
Este dispositivo contiene dispositivos para transmisión y recepción de datos, que son
el pin 3 y 2 respectivamente, el pin 4 indica que el ordenador está encendido, el pin
6 indica si el dispositivo que se encuentra conectado al puerto está encendido, el pin
7 es el que se encarga de revisar si el ordenar no se encuentra ocupado para poder
recibir datos o poder transmitir datos, el pin 8 es el que informa si el dispositivo
puede recibir datos, y por último el pin 1 es el que detecta si existe presencia de
datos.
Las señales con las que trabaja este puerto son digitales, de +12 V, y -12 V para la
entrada y salida de datos, y la inversa en las señales de control. El estado de reposo
en la entrada y salida datos es de -12 V [7].
Figura 6. Trama de envío de datos
Cada uno de los datos aparecen en una línea de transmisión la cual se encarga de
determinar
la velocidad a la que serán transmitidos, algunos valores para la
velocidad de transmisión son: 9600, 4800, 2400, 1200 y 300 bits/ segundo.
Figura 7. Conector RS-232
16
3.2.2 Terminal v1.9b
Este programa permite configurar fácilmente el puerto de comunicación de la
computadora, así como también fijar su velocidad, bits de datos de paridad, ya que es
más completo y más amigable que el hyperterminal. En el centro de la pantalla se
encuentra una sección que es para la recepción de los datos que llegan al puerto del
PC, una de las ventajas de dicho programa es que los datos pueden ser vistos
simultáneamente en decimal, hexadecimal, binario o string. La parte inferior de la
pantalla de dicho programa es utilizada para enviar datos o información a la PC [8].
Figura 8. Terminal v1.9b.
3.2.3 Adaptador USB-SER
Debido a la evolución de las computadoras personales a las cuales se les ha quitado
el puerto serie, mejor conocido como RS232 y solo se les ha dejado el puerto para
USB, varias compañías se han dedicado a investigar, realizar y sacar al mercado
adaptadores USB a RS232 que sirven para facilitar el uso de las nuevas
computadoras y facilitar la programación de algunos dispositivos electrónicos [9].
17
Figura 9. Adaptador USB-SER
El adaptador de puerto serie a USB permite conectar el cable a cualquier PC que no
disponga de puerto serie. Se necesita un CD donde incluye los drivers para poder
instalar el sistema.
3.3 Regulador de voltaje
Un regulador de voltaje es un equipo eléctrico que acepta una tensión de voltaje
variable a la entrada, dentro de un parámetro predeterminado y mantiene a la salida
una tensión constante. El regulador de voltaje funciona como autotransformador de
columna que es controlado por un comando electrónico, que se activa cada vez que
la tensión de salida se desvía de su valor ajustándose automáticamente al voltaje de
salida requerido. Para este proyecto se utilizará 5V que es lo que necesita el
microcontrolador para poder funcionar.
Figura 10. Regulador de voltaje
18
3.4 Interruptores
Los interruptores, también conocidos como botones (push button) son dispositivos
que permiten introducir un nivel lógico “0” o “1” según en la posición en la que se
encuentren si es el “0” se encuentra cerrado y si es el “1” se encuentra abierto.
La manera de leer el estado de los interruptores es muy simple ya que sólo necesita
que se le conecte a tierra uno de los lados de éstos, y el otro lado conectado a una
resistencia de 10 kohms, para que pueda entrar un “1” lógico y se pueda comenzar la
interrupción [4].
Figura 11. Interruptor
3.5 Relevadores
Los relevadores también conocidos como RELE, es un dispositivo que controla la
interrupción mediante una entrada eléctrica. Dentro de este se encuentra
normalmente una bobina que energiza e induce una fuerza magnética que cambia el
estado de la interrupción, esto es a la hora de darle un click. Existen relevadores con
interruptores normalmente abiertos y normalmente cerrados, existen una gran
diversidad de relevadores en el mercado para realizar diferentes tareas y sobre todo
de con diferente soporte de voltaje, son capaces de controlar circuitos de salida de
mayor potencia que el de entrada, se le llama comúnmente como un amplificador
eléctrico [10].
19
Figura 12. Relevador
3.6 Puente H
Un puente H es un circuito eléctrico que permite el manejo de motores DC realizar
diferentes tareas, como es el avance, retroceso o hasta girar en ambos lados,
mayormente se utilizan en la robótica y algunas veces hasta como convertidores de
potencia.
Estos están disponibles como circuitos integrados, así de esta manera se ahorra
tiempo en la construcción de este aunque también se puede armar con componentes
discretos, se le llama de este manera (Puente H) por la representación grafica del
circuito, este se arma con 4 interruptores mecánicos o transistores.
Lo común en este tipo de circuitos es emplear interruptores de estado sólido, puesto
que sus tiempo de vida y frecuencias con mucho mas altas, el puente h es de gran
ayuda tecnológica pues nos ahorra varios problemas en circuito integrado ya que
nomas se conecta la hoja de datos nos ayuda a saber cómo va conectado [11].
Figura 13. Puente H
20
3.7 Brazo Robótico Lynxmotion
El Brazo robótico lynxmotion es utilizado en la actualidad para proyectos de
investigación y proyectos escolares con la finalidad de que los estudiantes se
involucren a este gran campo que es tan extenso, existen diversos modelos para
diferentes proyectos que pudieran existir, esta es una empresa norteamericana pero
que provee esta tecnología a todo el mundo, ofrecen un si numero de soluciones y
sobre todo que todo el tiempo están a la vanguardia no quedándose atrás y estando
actualizados ingresando nuevos modelos de su infinidad variedad de robots para
todo tipo de ocasión.
Figura 14. Brazo Robótico Lynx 6
21
CAPÍTULO 4
LOS SE
SORES
Un sensor también llamado captador
es un dispositivo diseñado para recibir
información de una señal del exterior y transformada en otra señal, normalmente
eléctrica, que se puede manipular, estos dispositivos normalmente se encuentran
realizados cuando utilizamos componentes pasivos y componentes activos. Las
variables que puede llegar a leer el sensor son bastantes, principalmente temperatura,
intensidad lumínica, distancia, aceleración, desplazamiento y muchas otras más, dos
de los puntos principales con los que se maneja este tipo de tecnología son la
resolución y la precisión, la resolución es el cambio en la magnitud de entrada que se
aprecia en la magnitud de salida, mas sin embargo la precisión es el error esperado
en la medida.
En el caso de la robótica existe una variedad de dispositivos diseñados para percibir
la información externa de una señal física y transformarla en un valor electrónico que
es posible introducir al circuito de control, de modo que el robot sea capaz de
cuantificar y reaccionar en consecuencia. Un sensor consta de un elemento sensible a
una señal física y debe ser capaz, por sus propias características o por medio de
algunos dispositivos intermedios, de transformar esa señal física en un cambio
eléctrico que se pueda almacenar en un circuito que la utilice directamente o en una
etapa previa que lo condicione (amplificando o filtrando la señal) para que
finalmente se llegue a la meta de que la señal se pueda utilizar para el control de un
robot.
Hoy en día los sensores van de la mano con la robótica pues se necesita que uno
avance en tecnología para que el otro de también el siguiente paso, mientras la
sensoria avance se tiene mayor posibilidad que tengamos robots con mayor avance
tecnológico y que estos puedan realizar tareas más complejas en la industria
maquiladora [12].
22
4.1 Sensor de Proximidad
El sensor de proximidad o también llamado transductor es una unidad que se monta
permanentemente, y necesita un amplificador que en algunos casos condiciona la
señal para generar un voltaje de salida, proporcional a la distancia entre el sensor y la
extremidad de la flecha. Su función se vasa en el magnetismo, es por eso que la
variación magnética lo hace sensible. Actualmente existe diversidad de sensores de
proximidad, los más comunes y
utilizados son los
capacitivos, inductivos e
infrarrojos.
Los capacitivos que también suelen ser utilizados para detectar materiales de
conducción, especialmente indicados para detectar los materiales aislantes, como
papel, plástico y madera. Los inductivos son detectores de posición electrónica, que
envían una señal de salida sin contacto directo, estos detectan todo tipo de objetos
metálicos. Otros también muy conocidos dentro de la industria son los sensores de
proximidad infrarrojos los cuales detectan la radiación emitida por los materiales
calientes y la transforma en una señal eléctrica [13].
Figura 15. Sensor de Proximidad
4.2 Sensor de Temperatura
La temperatura es un proceso fundamental en bastantes procesos industriales, es por
eso que es necesario tener una medición exacta de esta. Las temperaturas inexactas
pueden tener grandes consecuencias, como la reducción de la vida del equipo si sufre
un sobrecalentamiento de unos grados. La temperatura puede medirse de numerosas
23
maneras y con una gran variedad de elementos, esta es difícil de definir, ya que no es
una variable tan tangible como lo es también la presión. En lo que se refiere a la
electrónica los termopares son ampliamente utilizados como sensores de
temperatura, son más económicos, manejables, tienen conectores estándar y son
capaces de medir en un gran rango de temperaturas, pero su principal limitación es la
exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado centígrado son difíciles
de obtener. En las aplicaciones de calefacción o gas también es muy utilizado este
tipo de sensores pues regulan la temperatura ambiente del lugar donde se encuentre,
los anteriormente mencionados termopares son muy usados en estas aplicaciones.
Existen diversas empresas en la industria que utiliza este tipo de sensores para hacer
más fácil sus procesos y sobre todo como se menciono anteriormente para evitar
algún daño físico a las diferentes herramientas que utilizan [12].
Figura 16. Sensor de Temperatura.
4.3 Sensor de Presión
La industria ha crecido en los últimos anos y con ello la demanda del crecimiento de
muchas herramientas tecnológicas, es el caso de los sensores en general, un tipo de
sensor que se encuentra dentro del top 3 en la industria es el sensor de presión el cual
existe un amplio rango, la mayoría están dirigidos a medir la presión de un fluido
24
sobre una membrana. En la robótica algunas veces es necesario realizar mediciones
sobre fluidos hidráulicos. En los sensores electrónicos, la presión actúa sobre una
membrana elástica, donde se mide la flexión. Para que esta pueda ser detectada
pueden aprovecharse diversos principios físicos, como inductivos, capacitivos,
ópticos. En los sensores de presión el llamado elemento Hall, un imán permanente
pequeño provoca un cambio del potencial hall. También existe un sensor
piezorresistivo tiene un elemento de medición en forma como de placa con
resistencias obtenidas por difusión de iones. Si estas placas les llega una carga,
cambiaria su resistencia eléctrica.
La industria automotriz es una de las más importantes en cuanto a sensores de
presión se refiere, se utiliza en las magnitudes de medición, las presiones se miden
directamente, por un sensor de fuerza, por hablar de un ejemplo de aplicaciones en
dicha industria, este tipo de sensor puede medir la presión de los neumáticos, la
presión de alimentación hidráulica, sobre todo y muy importante la presión de
frenado, teniendo con esta ultima un gran cuidado especial por lo que representa. En
esta rama de sensores existen diferentes tipos como los son: sensor de presión de
capa gruesa, sensor de presión micro mecánica, sensor de presión de combustión de
silicio y sensor de alta presión de membrana metálica, todos estos utilizados en lo
que es la gran industria automotriz [14].
Figura 17. Sensor de presión
25
4.4 Sensor de Oxigeno
El sensor de oxigeno es otro de los muchos sensores manipulados por la industria
automotriz, es un dispositivo que introduce en el escape y sirve para que la llamada
computadora del motor conozca la cantidad de oxigeno presente en los gases
expulsados por el motor y con eso inyectar la cantidad de gasolina necesaria,
actualmente es de gran uso en la ecología para expedir los engomados ecológicos
para saber si realmente si el motor no está expulsando gases que puedan contaminar
al medio ambiente. El sensor de oxigeno se ubica entre el múltiple de escape y el
catalizador y en algunos modelos se instala un segundo de oxigeno después del
catalizador y de esta manera mantener limpios los niveles de gases.
Si un sensor de oxigeno no da las lecturas correctas, esto ocasiona que el automóvil
utilice mas gasolina y en algunos casos hasta jaloneos puede llegar a causar. Como
se puede ver el sensor es fundamental en la industria automotriz pues pueden servir
desde usarlo para el funcionamiento del propio motor del automóvil hasta para darle
su mantenimiento a tal [15].
Figura 18. Sensor de Oxigeno
4.5 Sensor de Luz
Es un dispositivo electrónico que responde al cambio de la intensidad de la luz. Estos
requieren de un componente emisor que genere luz y al igual un componente
receptor. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y
26
posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie,
incluso bajo condiciones extremas. También sirve para detectar luminancia, permite
manipular las escenas de luz en función de la luz natural. En los espacios interiores
es posible obtener una iluminación constante atreves de la combinación de la luz
natural variable con una instalación de iluminación. Hoy en día la mayoría de los
sensores fotoeléctricos utilizan LEDs como fuente de luz. Con la excepción los
infrarrojos, los LEDs producen menos luz que las fuentes incandescentes y
fluorescentes que comúnmente iluminan el ambiente, siendo los LEDs la herramienta
más utilizada en los sensores de luz [12].
Figura 19. Sensor de Luz
4.6 Sensor de Colores
El sensor de color, es el que se utilizo en este proyecto, principalmente es para
diferenciar un color de otro, existen algunos que son capaces de evaluar hasta tres
colores simultáneamente y sobre todo con gran precisión. Es un circuito integrado
que contiene determinado número de condensadores acoplados. Bajo el control de un
circuito interno, cada condensador puede transferir su carga eléctrica a uno o varios
de los condensadores que estén a su lado en el circuito impreso.
El funcionamiento del circuito que forma el sensor de colores se basa en la
tecnología digital, ya que se activan los LEDs por medio de 1’s y 0’s. Está
compuesto por dos tipos de compuertas, la NOT y AND, cuenta también con 3 foto
resistores los cuales son encargados de transmitir las señales a las 24 compuertas
27
dependiendo de la combinación que se le aplique al momento de aislar luz de ellos.
Este es un sensor con diversas aplicaciones, normalmente se utiliza en la robótica en
las empresas en áreas donde el ser humano suele equivocarse y es por eso que se
introdujeron para tener una mejor calidad del trabajo y como un plus la rapidez, pues
a este no se le tiene que estar diciendo las cosas ni presionarlo, pues es totalmente
programable y ajustable a las necesidades de la empresa. Este tipo de sensor ha
llegado al mercado y su uso a crecido bastante en la industria como también en la
robótica, estas dos tecnologías van de la mano en cuanto avances tecnológicos se
refiere y la industria les ha dado la oportunidad de seguir adelante usando este tipo
de sensor [16].
Figura 20. Sensor de colores
28
CAPÍTULO 5
A
ÁLISIS, PRUEBAS Y RESULTADOS
Se realizaron las pruebas con una línea de producción a escala, un brazo robótico
montado en un carro de control remoto, la interface final se llevo a cabo mediante el
puerto serial, el software se cargo mediante Code Warrior, se hicieron pruebas con el
programa PERM Temp para saber si existía comunicación entre el puerto serial y el
software, una vez realizada esta prueba y comprobando la comunicación serial con la
tarjeta que contiene el microcontrolador se procedió a seguir adelante con éxito.
5.1 Carro Transportador del Brazo Robótico
El carrito transportador del brazo robótico, es un carro a control remoto, en ningún
momento se utilizo el control remoto, fue totalmente independiente de tal, para la
tracción del motor se utilizo un puente H, quien controlo el motor de acuerdo a las
necesidades que se necesitaba, metiéndole un voltaje de 5 V a través de una fuente
de energía.
Figura 21. Carro Transportador del brazo robótico
29
5.2 Pruebas con la tarjeta
Se realizaron las pruebas correspondientes mediante el programa, con el carro que va
a trasportar al robot, la tarjeta con el microcontrolador así como al robot por
separado.
5.2.1 Pruebas con la tarjeta y la PC
Durante el desarrollo del proyecto se realizaron diferentes pruebas con la tarjeta con
microcontrolador las cuales consistieron desde prender el led que trae la misma
tarjeta así como lograr prender los leds por medio de los push botton que trae esta
misma tarjeta, todo esto se realizo por medio de un programa el cual se utilizo para el
resto de las pruebas.
Figura 22. Prueba con tarjeta
Una vez hechas estas pruebas con los push botton y los leds se agregó el carro.
5.2.2 Pruebas con la tarjeta, microswitch y el carro
Una vez que se pudo manejar la tarjeta microcontroladora, se le agregaron los
microswitch y el carro trasportador, para hacer las pruebas pertinentes, y darle
movilidad al carro, poder decirle cuando avanzar y cuando poder detenerse todo esto
se pudo realizar luego de varios intentos y pruebas realizadas en el processor expert.
30
Figura 23. Prueba con tarjeta y microswitch
5.2.3 Pruebas con robot
Luego de saber cuándo poder mover el carro transportador se hicieron una serie de
pruebas con el robot para poder tener comunicación con la tarjeta microcontrolador,
las pruebas consistieron en darle movilidad al brazo robótico por medio de cadenas,
una de las cadenas especifica el canal que se quiere mover, en la otra cadena
especificamos el ancho del pulso, y la ultima cadena nos ayuda a darle la velocidad
con la que se debe de mover el brazo robótico.
Figura 24. Brazo robótico con tarjeta
31
5.3 Los Interruptores
Con estos se realizaron infinidad de pruebas hasta lograr el objetivo, antes de
conectar los interruptores que finalmente se utilizaron, la tarjeta microcontroladora
Una vez que se comprobó que funcionaban los interruptores en la tarjeta
microcontroladora se procedió a agregar interruptores y conectarlos a los puertos de
entrada y salida de la tarjeta, se configuraron como lo marcaba la hoja de datos y
estos funcionaron correctamente.
Figura 25. Interruptores conectados a la tarjeta microcontroladora.
Cuenta con un par de interruptores con los cuales se probó las interrupciones para
hacer funcionar estos.
Figura 26. Tarjeta Microcontroladora
32
Con estas pruebas ya funcionando se agrego el carrito transportador del brazo
robótico, el cual como se menciono anteriormente viene configurado atreves de un
puente H que controla la tracción de este, a lo que siguió la prueba de ver si al tocar
los interruptores el carro paraba y si al tocarlo una vez más el carro avanzaba con
esto se concluía la programación en cuanto a los interruptores se refiere.
5.4 Puerto Serial
El puerto serial fue la comunicación que se utilizo para conectar diversos
dispositivos uno de ellos la tarjeta micro controladora, la que cuenta con un RS232 el
cual se investigo acerca de su configuración y funcionamiento.
Figura 27. Puerto Serial en tarjeta micro controladora.
Una vez teniendo control total sobre la configuración y el funcionamiento del RS232
de la tarjeta se procedió a la programación del puerto serial dentro del programa que
manejara el brazo robótico, realizando diversas pruebas y funcionando correctamente
la configuración, para la conexión entre tarjetas fue necesario hacer un cable cruzado
del RS232 el cual funciono correctamente y se pudo establecer una buena
comunicación.
33
Figura 28. Cable cruzado del RS232
5.5 Software de Acceso
Como software de acceso se utilizo el code warrior de freescale, la compañía de
Motorola en la rama de los microcontroladores, se basa en programación C, aquí fue
donde se programaron todos los puertos de entrada y salida utilizados para los
interruptores que es un punto importante dentro de este proyecto.
Una vez ya programados los interruptores, se continuo con la programación del
puerto serial, la parte clave de este proyecto, se realizo mediante la herramienta del
code warrior llamada Processor expert la cual nos facilito totalmente la
configuración de este puerto, pues mediante los llamados Beans se le dio control a
este, creando uno de estos llamado AS1: AsynchroSerial en el cual se configura la
paridad de bits, el bit de stop así como los baudios.
34
Figura 29. Proccesor Expert en Freescale Code Warrior.
5.6 Brazo Robótico
Con este dispositivo también pieza clave del proyecto se realizaron diversas pruebas,
primeramente se comprobó que hubiera comunicación con la tarjeta controladora del
robot a través del puerto serial, se le mandaron algunos movimientos los cuales el
robot acepto adecuadamente, para realizar todas estas pruebas fue necesario realizar
cadenas seriales donde se le enviaba algún movimiento , primeramente este tipo de
pruebas se llevo a cabo con solo 2 motores del robot y con la tarjeta micro
controladora , checando que funciono con 2 motores se procedió a programar las
cadenas seriales para los demás servomotores.
La prueba final para esta estancia fue hacer la prueba con todos los servomotores una
vez ya programados en code warriror, la prueba fue satisfactoria la comunicación fue
buena, una vez realizada y logrando los resultados para esta prueba, el siguiente paso
fue controlar los servomotores dándole a cada uno de estos la dirección correcta del
movimiento que iban a realizar, finalmente se calibro de acuerdo a los movimientos
que indicamos a los servomotores y realizando la prueba final el resultado fue el
35
esperado el brazo robótico hizo las indicaciones que le dimos en el programa dejando
este punto listo para el siguiente paso , montarlo al carrito que llevara a este.
Figura 30. Brazo Robótico
5.7 Brazo Robótico montado en carrito transportador
Esta prueba fue considerada critica, pues fue la adaptación de el brazo robótico con
el carrito transportador, misma que se dificulto un poco por el peso del brazo ya que
su peso era bastante comparado a lo que podía soportar el carrito, finalmente con
arreglo de sobrepeso el carrito transportador soporto satisfactoriamente el peso del
brazo robótico.
Se realizaron algunas pruebas con el brazo robótico montado en el carrito, para
comprobar que este avanzaba adecuadamente a 5v, para esto fue necesario tener a la
mano una fuente de energía, la cual se conecto al motor del carrito transportador el
cual soporta un voltaje de 7.2v, como se menciono se procedió a la prueba a 5v la
cual no fue satisfactoria pues el carrito se movía un poco solamente y calculando el
36
peso extra que tendrá el carrito con la tarjeta micro controladora y el protoboard no
iban hacer suficientes los 5v , pues sería difícil que se moviera es por eso que se
tomo la decisión de aumentarle los volts para que el avance fuera el adecuado aun
teniendo el sobre peso antes indicado , con este cambio el carrito avanzo sin ningún
problema, teniendo el carrito transportador con el brazo robótico montado quedaría
listo para ingresarlo a la pista donde se llevaría a cabo la repartición del material a
cada estación de la línea de producción a escala.
Figura 31. Brazo robótico montado en carrito transportador.
37
CAPITULO 6
CODIGO DE ACCESO
Para la realización y el funcionamiento de este proyecto fue necesario realizar el
programa para poder interconectar la tarjeta microcontroladora con el robot, este
programa se realizo en Processor expert, que es una herramienta de Fresscale code
warrior que nos permite la comunicación con puerto serial, dispositivo clave en el
proyecto para la comunicación con la antes mencionada tarjeta micro controladora.
/** ###################################################################
**
Filename : rs232.C
**
Project : rs232
**
Processor : MC9S08QG8CPB
**
Version : Driver 01.11
**
Compiler : CodeWarrior HCS08 C Compiler
**
Date/Time : 13/05/2009, 06:25 p.m.
**
Abstract :
**
Main module.
**
This module contains user's application code.
**
Settings :
**
Contents :
**
No public methods
**
**
(c) Copyright UNIS, spol. s r.o. 1997-2008
**
UNIS, spol. s r.o.
**
Jundrovska 33
38
**
624 00 Brno
**
Czech Republic
**
http
: www.processorexpert.com
**
mail
: [email protected]
** ###################################################################*/
/* MODULE rs232 */
/* Including needed modules to compile this module/procedure */
#include "Cpu.h"
#include "Events.h"
#include "AS1.h"
#include "TI1.h"
/* Include shared modules, which are used for whole project */
#include "PE_Types.h"
#include "PE_Error.h"
#include "PE_Const.h"
#include "IO_Map.h"
#include "robot.h"
#define adelante PTBD_PTBD7
#define reversa PTBD_PTBD6
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
char estacion,ida,venida,estacionr,estacion_ant;
int x;
void robot_inicializado(void);
void moves_derecha(void);
39
void moves_izquierda(void);
void tiempo(void);
void grip_abierto(void);
void grip_cerrado(void);
void funcion_inactivo(char);
void llega_avanza(void);
void llega_reversa(void);
unsigned char canal1,canal0;
unsigned char anchopulso1,anchopulso2,anchopulso3,anchopulso4;
unsigned char vel1,vel2,vel3;
void funcion_inactivo (char ASCII)
{
AS1_SendChar(ASCII);
//Siempre esta fijo este caracter
for(i=0;i<500;i++)
{
}
}
void movimiento_robot (char canal,unsigned char anchopulsoh,unsigned char anchopulsol,unsigned char velh,
char vell)
{
canal1=canal/10;
canal0=canal%10;
anchopulso1=anchopulsoh/10;
anchopulso2=anchopulsoh%10;
40
anchopulso3=anchopulsol/10;
anchopulso4=anchopulsol%10;
vel1=velh;
vel2=vell/10;
vel3=vell%10;
AS1_SendChar('#');
//Siempre esta fijo este caracter
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(canal1+0x30);
//canal = 0-31
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(canal0+0x30);
//canal = 0-31
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar('P');
//Siempre esta fijo este caracter
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(anchopulso1+0x30);
//ancho de pulso = 500 - 2500, parte alta
for(i=0;i<500;i++)
41
{
}
AS1_SendChar(anchopulso2+0x30);
//ancho de pulso = 500 - 2500, parte baja
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(anchopulso3+0x30);
//ancho de pulso = 500 - 2500, parte alta
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(anchopulso4+0x30);
//ancho de pulso = 500 - 2500, parte baja
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar('S');
//vel =La que elija el Usuario
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(vel1+0x30);
// Asi declare la velocidad parte alta
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(vel2+0x30);
// Asi declare la velocidad parte baja
for(i=0;i<500;i++)
42
{
}
AS1_SendChar(vel3+0x30);
// Asi declare la velocidad parte baja
for(i=0;i<500;i++)
{
}
AS1_SendChar(0x0d);
//Siempre esta fijo este caracter
for(i=0;i<500;i++)
{
}
}
void main(void)
{
/* Write your local variable definition here */
/*** Processor Expert internal initialization. DON'T REMOVE THIS CODE!!! ***/
PE_low_level_init();
/*** End of Processor Expert internal initialization.
***/
SOPT1_COPE=0;
//BKGDPE = 1;
/* Write your code here */
/* For example: for(;;) { } */
PTADD_PTADD2=0;//Configura Como Entrada el Puerto 2
PTAPE_PTAPE2=1;//Activacion de Pull Ups
PTBDD_PTBDD7=1;//Se Configura Como Salida el Puerto 7
43
PTBDS_PTBDS7=1;//Entrega de Corriente
PTBDD_PTBDD4=1;//Se Configura Como Salida el Puerto 7
PTBDS_PTBDS4=1;//Entrega de Corriente
PTBD_PTBD4=0;
PTADD_PTADD3=0;//Configura Como Entrada el Puerto 3
PTAPE_PTAPE3=1;//Activacion de Pull Ups
PTBDD_PTBDD6=1;//Se Configura Como Salida el Puerto 6
PTBDS_PTBDS6=1;//Entrega de Corriente
SOPT1_COPE=0;
estacion=1;
estacionr=5;
TI1_Disable();
robot_inicializado();
//tiempo();
for(;;)
{
estacion=1;
estacion_ant=1;
llega_avanza();
llega_reversa();
}
/*** Don't write any code pass this line, or it will be deleted during code generation. ***/
/*** Processor Expe\t end of main routine. DON'T MODIFY THIS CODE!!! ***/
for(;;){}
44
/*** Processor Expert end of main routine. DON'T MODIFY THIS CODE!!! ***/
for(;;){}
/*** Processor Expert end of main routine. DON'T WRITE CODE BELOW!!! ***/
} /*** End of main routine. DO NOT MODIFY THIS TEXT!!! ***/
/* END rs232 */
/*
** ###################################################################
**
**
This file was created by UNIS Processor Expert 3.03 [04.07]
**
for the Freescale HCS08 series of microcontrollers.
**
** ###################################################################
*/
void llega_avanza(void)
{
do
{
do
{
reversa=0;
adelante=1;
}
while(PTAD_PTAD2==1);
adelante=0;
45
robot_inicializado();
tiempo();
moves_derecha();
tiempo();
grip_abierto();
tiempo();
grip_cerrado();
tiempo();
robot_inicializado();
tiempo();
moves_izquierda();
tiempo();
grip_cerrado();
tiempo();
robot_inicializado();
tiempo();
while(PTAD_PTAD3==1)
//Aqui esta esperando que le presionemos el boton negro.
{
}
while(PTAD_PTAD2==0)
// Mientras este presionado te vas a adelante pues estas en la misma
estación y terminas de recolectar..
{
adelante=1;
46
}
estacion++;
}
while(estacion<estacionr);
}
void llega_reversa(void)
{
do
{
do
{
adelante=0;
reversa=1;
}
while(PTAD_PTAD2==1);
tiempo();
estacion_ant++;
}
while(estacion_ant<estacionr);
}
void tiempo()
{
PTBD_PTBD4=0;
TI1_Enable();
47
do
{
}
while(PTBD_PTBD4==0);
TI1_Disable();
}
void robot_inicializado(void)
{
movimiento_robot(00,11,00,5,00); //Con esta instruccion se inicializa el Robot.
movimiento_robot(01,11,00,5,00); //Con esta instruccion se inicializa el Robot.
movimiento_robot(02,11,00,5,00); //Con esta instruccion se inicializa el Robot.
movimiento_robot(03,11,00,5,00); //Con esta instruccion se inicializa el Robot.
movimiento_robot(04,11,00,5,00); //Con esta instruccion se inicializa el Robot.
}
void moves_derecha(void)
{
movimiento_robot(00,21,00,5,00); //Con Esta Gira hacia la Derecha
movimiento_robot(01,11,00,5,00); //Con esta se inclina el servo 1.
movimiento_robot(02,20,00,5,00); //Con esta se inclina el servo 2
movimiento_robot(03,9,00,5,00); //Con esta se inclina el servo 3.
movimiento_robot(04,11,00,5,00); //Con esta se centra el wrip
}
void moves_izquierda(void)
{
48
movimiento_robot(00,5,00,5,00); //Con Esta Gira hacia la Izquierda
movimiento_robot(01,11,00,5,00); //Con esta se inclina el servo 1.
movimiento_robot(02,20,00,5,00); //Con esta se inclina el servo 2
movimiento_robot(03,9,00,5,00); //Con esta se inclina el servo 3.
movimiento_robot(04,11,00,5,00); //Con esta se centra el wrip
}
void grip_abierto(void)
{
movimiento_robot(05,18,00,5,00); //Con Esta Toma el Material Grip Abierto
}
void grip_cerrado(void)
{
movimiento_robot(05,13,00,5,00); //Con Esta Toma el Material Grip cerrado
}
49
CAPÍTULO 7
CO
CLUSIO
ES Y RECOME
DACIO
ES
Para el término de este proyecto se realizaron los siguientes puntos:
Se llevo a cabo el programa en “freescale Code Warrior” en el cual se logro lo
siguiente:
•
Se logro darle movimiento al carrito transportador configurando los puertos
de entrada y salida del microcontrolador.
•
Se realizaron pruebas con los microswitches conectados en los puertos
configurados anteriormente como entradas y salidas, funcionando estos
correctamente y logrando mover el motor hacia delante tanto como de
reversa.
•
Se configuro el puerto serial dentro del programa con la herramienta llamada
”processor expert” para lograr la comunicación, una vez lograda la
comunicación se procedió a conectar el brazo robótico en el puerto serial
enviándole cadenas seriales las cuales fueron un éxito teniendo comunicación
•
Teniendo la comunicación correcta se procedió a realizar una prueba con el
brazo robótico, conectándole solo dos servomotores para checar si hacían las
instrucciones que se le mandaba mediante las cadenas seriales, una vez
teniendo éxito en lo anterior se configuraron todos los servomotores con
diversas cadenas seriales con las instrucciones que se necesitaron para darle
los movimientos adecuados al brazo robótico logrando éxito en esta prueba
final
•
Finalmente se adapto el prototipo de la línea de producción al brazo robótico
con el carrito transportador logrando la repartición del material.
50
Observaciones
El objetivo de este proyecto no pudo ser alcanzado en su totalidad, ya que falto el
funcionamiento del sensor de colores que vendría incluido en el brazo robótico,
debido a la falta de tiempo para llegar a la meta total , se obtuvieron diversos
problemas con la programación del puerto serial a la hora de programar las cadenas
seriales ya que no realizaban el objetivo del programa , el tiempo esperado que al
principio se pensó para la programación del puerto serial rebaso el tiempo con este
tipo de problemas indicados anteriormente , aunado a esto a la hora de construir la
pista que simularía la línea de producción surgió otro problema más , pues la
adaptación fue difícil , para empezar el brazo robótico a la hora de inclinarse a tomar
el material su peso lo inclinaba demasiado y caía hacia el piso, otro mas fue el
microswitch que indicaría el parado en la estación del brazo robótico montado en el
carrito transportador no alcanzaba a realizar el contacto con el carrito pues quedaba
demasiado alejado de la estación de trabajo , finalmente cuando todos estos
problemas se resolvieron se procedió a trabajar con el funcionamiento de el sensor de
color que junto con la falta de tiempo , fue el mal camino en cuanto a programación
y configuración se refiere , ya que al tratar de ingresarlo al programa , se le agrego
un ADC al proccesor expert , se tuvo que investigar el funcionamiento de este ya
que no contaba con el conocimiento suficiente para la configuración , no logrando
entender correctamente el funcionamiento de este y no logrando la meta en cuanto al
sensor se refiere, también la configuración física fue otro problema ya que el sensor
media corriente al tratar de hacerlo que midiera voltaje fue otro problema pues no
pude lograr que me midiera voltaje con algunos cambios que se le realizo agregando
unas resistencias para tratar de revertir el problema de el voltaje , pero reitero el
tiempo ya era demasiado corto y no pudimos llegar a esta meta que representaba una
parte muy importante de este proyecto, por esto comentaremos algunas
recomendaciones para trabajos futuros que puedan tener algún parecido con este
proyecto.
51
Recomendaciones:
•
Tratar de configurar correctamente y programar el sensor de colores para
agregarlo al brazo robótico donde este debe funcionar correctamente.
•
Utilizar algún sensor de proximidad, pues con los microswitches se tuvo
algunos problemas que nos quitaron tiempo.
•
Contar con un brazo robótico con más flexibilidad y bien distribuida en
cuanto a peso y movimientos se refiere.
•
Tratar de que el carrito transportador realice algún tipo de giros.
•
Incluir un amplificador de corriente que logre estabilizar el motor en cuanto
al peso debido que a la hora de montar el brazo robótico en el carrito
transportador este sobrepasaba el amperaje que soportaba este quemando el
puente H.
52
BIBLIOGRAFIAS
1. González Rodríguez, Sergio Manuel, Carta Económica Regional, January 1
2001.
2. http://www.mexicomanufacture.com/index.php?view=article&catid=18%3A
notic
3. http://www.ah-chihuahua.com/?p=1847
4. Palacios Enrique, Remiro Fernando y López Lucas J., “Microcontrolador
PIC16F84A Desarrollo de Proyectos”, Ed. Alfaomega RA-MA, 2Da.
Edición.
5. http://automatismorobotica.suite101.net/article.cfm/robots-en-la-industriamanufacturera
6. Hoja de datos de I2C MCP23017.pdf
7. Campbell Joe, “El libro del RS232”, Ed. Anaya, 1era. Edición.
8. http://hw-server.com/software/termv19b.html
9. Seyer Martin D. 1988, “Complete guide to RS232 and parallel conections”,
Ed. Prentice Hall
10. http://www.ampere.com.mx/veris/relevador.php
11. http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_H_(electr%C3%B3nica)
12. http://axxon.com.ar/rob/Sensores_general.htm
13. http://sensoresdeproximidad.galeon.com/
14. http://axxon.com.ar/rob/Sensores_presion.htm
15. http://www.automotriz.net/tecnica/sensor-de-oxigeno.html
16. http://www.directindustry.es/prod/emx-industries-inc/sensor-digital-rgb-paradeteccion-de-color-y-brillo-30430-215693.html
17. http://www.monografias.com/trabajos6/larobo/larobo.shtml
18. http://www.linkses.com/articulos/articulo.php?id=132
19. Kachroo y Mellodge, ”Mobile robotic car design”, Ed. Mc Graw Hill, 1era
Edición.
53
APE
DICES
Apéndice 1:
Diagrama a bloques del proyecto de titulación.
54
Apéndice 2.
Diagrama de flujo de brazo robótico.
Brazo recto
no
Llega a
estación
si
Recoje material
Suelta material
Continua a la
siguiente estación
55
Apéndice 3.
Hoja de datos del puente H utilizado.
56
57
58
Apéndice 4.
Hoja de datos DEMO9S08QG8.
59
60
61