Universidad Tecnológica De San Luis Potosí Proyecto OMICRON Reporte de la materia de integradora Mecatrónica Área Automatización Integrantes: Armendáriz Hernández Asael Aarón Gómez Ramírez Paul Alexander Hernández Pineda Antonio Adrián Jaramillo Padron Jose Roberto Tutor Académico: Ing. Erasmo Velázquez Leyva Soledad de Graciano Sánchez, San Luis Potosí, Febrero 2022 OMICRON 2022 Carta de liberación. 3 Dedicatorias y Agradecimiento OMICRON 2022 Contenido 1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 6 2. DATOS GENERALES DE LA EMPRESA .................................................................... 7 2.1 Antecedentes de la empresa. .................................................................................. 9 2.2 Corazón ideológico. ................................................................................................. 11 2.3 Descripción del área donde realizó estadía......................................................... 12 3. INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO .......................................................... 13 4. MARCO CONCEPTUAL ................................................................................................ 15 5. 4.1 Generalidades. ......................................................................................................... 15 4.2 Conceptos ................................................................................................................. 15 DESARROLLO DE PROYECTO.................................................................................. 17 5.1 Cronograma .............................................................................................................. 14 5.2 Desarrollo ............................................................................................................ 15-18 6. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS.............................................. 19 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 20 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 21 9. ANEXOS .......................................................................................................................... 22 5 1. INTRODUCCIÓN 2022 OMICRON 2. DATOS GENERALES DE LA EMPRESA Nombre de la Empresa: Universidad Tecnológica de San Luis Potosí Razón social: Universidad Tecnológica de San Luis Potosí Domicilio: Av. de las Américas No. 100, 78430 Rancho Nuevo, S.L.P. Teléfono: +524448348300 Correo electrónico: [email protected] Departamento donde se realizó la estadía: División electromecánica 7 OMICRON 2.1 2022 Antecedentes de la empresa. La Universidad Tecnológica de San Luis Potosí fue fundada el 18 de septiembre de 1997 ofertando cuatro programas educativos de nivel Técnico Superior Universitario para los jóvenes egresados de bachillerato. Desde los primeros años se consolidó como una institución comprometida con la Calidad, reconocida como la primera Universidad en obtener la certificación en la Norma ISO 9001 y galardonada en seis ocasiones con el Premio Estatal de Calidad. Actualmente ofrece trece programas educativos de nivel TSU y seis a nivel Licenciatura de los cuales han egresado más de 8000 profesionales de nivel TSU y más de 2000 profesionales de Nivel Licenciatura. Cuenta con 104 miembros del personal administrativo y 195 docentes que trabajan de manera conjunta para satisfacer la creciente demanda de educación superior de calidad de los jóvenes potosinos que la ubican como la Universidad práctica dónde se aprende haciendo. Destaca como una institución de Excelencia Académica por sus programas de buena calidad y por la impartición del Sistema Dual Alemán en cuatro programas educativos, en colaboración con empresas multinacionales como BOSCH, BMW, Dräxlmaier, Valeo, Cummins, TI Automotive, Maxion Wheels y Plastic Omnium. Es miembro activo del Clúster Automotriz y del Clúster Logístico en San Luis Potosí, así como de las cámaras empresariales. Se encarga de la gestión de las Estadías del 100% de su alumnado gracias a los 850 convenios de Estadía firmados con empresas potosinas. 9 La Universidad Tecnológica de San Luis Potosí se enorgullece de la pertinencia de su carrera demostrada en los resultados del seguimiento de egresados anual realizado a las últimas cinco generaciones de TSU y nivel Licenciatura en los que se localizó al 82% del total de egresados de los cuales el 88% se encuentra trabajando y el 95% de ellos lo hace en su área de competencia. Cuenta con un Centro de Innovación Tecnológica que forma parte del proyecto de Gobierno Digital para atender la demanda de servicios tecnológicos de las dependencias de gobierno y la ciudadanía en general en el que participan los estudiantes de la Universidad. OMICRON 2.2 2022 Corazón ideológico. Misión. Se realiza un robot automatizado para superar los diferentes obstáculos que se presentaran en el concurso de robótica, el robot automatizado esta creado básicamente para superar un banco de agua, posteriormente supera un terreno fangoso, enseguida un terreno de características rugosos y por ultimo un obstáculo de inclinación. Visión. La finalidad del robot automatizado será comercializarlo para un público mayor a 8 años ya que el robot es de uso didáctico y de aprendizaje para el usuario. Valores. Se compromete a ofrecer un producto de calidad con la verificación de los controles de calidad de los fabricantes para la confiabilidad de nuestros usuarios, con materiales de calidad y sobre todo garantía para abastecer la seguridad de quien obtenga nuestro gran Robot automatizado. 11 2.3 Descripción del área donde realizó estadía. En la universidad tecnológica de san Luis potosí, con referencia al edificio N de división electromecánica para la elaboración de la documentación previa a nuestro proyecto Robot Automatizado. 2022 OMICRON 3. INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO Nombre del proyecto: OMICRON Objetivo: ¿para qué? El objetivo de este proyecto es participar en el concurso de robótica de la universidad para de esta manera se logre un resultado positivo en esta competición. Justificación: La robótica es una tecnología multidisciplinar, ya que hace uso de los recursos que le proporcionan otras ciencias, ya que, en el proceso de diseño y construcción de un robot, intervienen muchos campos pertenecientes a otras ramas de la ciencia (mecánica, electrónica, informática, matemáticas). La finalidad del proyecto es aplicar los conocimientos adquiridos como lo son: electrónica digital, electrónica digital, programación en C, microcontroladores e integración de sistemas, todo esto para desarrollar las habilidades de integración de conocimiento de distintas áreas en un proyecto. Alcances: El alcance principal de este proyecto es desarrollar de una manera completa el robot, así mismo se debe cumplir en las fechas estipuladas para que este objetivo se cumpla se tiene una agenda con la cual se deberá retroalimentar el desarrollo con la misma. Delimitación: La delimitación principal a la que se enfrenta la realización de este proyecto es el distanciamiento social ya que debido a la situación de pandemia es imposible retroalimentar el desempeño con el tutor, de la misma manera es complicado la colaboración de los integrantes de un equipo, otra delimitación que podría impedir la realización del proyecto sería no realizar una actividad en la fecha establecida ya que se podrían complicar por ejemplo que tome más de lo estipulado elaborar el programa ya que al tener que comprobar en cada modificación que se haga suelen aparecer errores los cuales extienden el proyecto. 13 2022 OMICRON 4. MARCO CONCEPTUAL 4.1 Generalidades. Arduino: El Arduino ayudara a la programación y el correcto funcionamiento del carrito con la integración de cada componente utilizado. Motor eléctrico: Ayuda a el movimiento de coche Servomotor: Se utiliza para darle cambio de dirección al coche con ayuda de los sensores ultrasónicos, y también, nos ayuda a mantenerlo en un solo sentido Sensores ultrasónicos: Con ayuda de los sensores se podrá identificar la posición del coche. El cual mandara señal a los motores para que puedan realizar el giro del motor hacia un camino libre de obstáculos. Potenciómetro: El potenciómetro ayuda a reducir o aumentar manualmente la velocidad del coche sin intervención de un control. Baterías alcalinas: Estas ayudaran a poder alimentar el circuito y a los motores para que puedan funcionar de la mejor manera. Chasis de un carro de juguete: Servirá como base para la implementación de todos los componentes anteriormente mencionados. Cables: Se utilizarán cables Dupont hembra-macho, macho-macho para poder conectar los componentes. 4.2 Conceptos Arduino uno: Es una placa de microcontrolador de código abierto basado en el microchip ATmega328P y desarrollado por Arduino.cc. La placa está equipada con conjuntos de pines de E/S digitales y analógicas que pueden conectarse a varias placas de expansión y otros circuitos. Servomotor SG90: Es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. 15 Motor eléctrico L298N: Es una máquina que tiene la capacidad de transformar o convertir la energía eléctrica en mecánica. Esto lo realiza gracias a la acción de los campos magnéticos generados por sus bobinas. Sensores ultrasónicos: Los transductores ultrasónicos y los sensores ultrasónicos son dispositivos que generan o detectan energía ultrasónica. Se pueden dividir en tres amplias categorías: transmisores, receptores y transceptores Potenciómetro: Es uno de los dos usos que posee la resistencia o resistor variable mecánica. El usuario al manipularlo, obtiene entre el terminal central y uno de los extremos una fracción de la diferencia de potencial total, se comporta como un divisor de tensión o voltaje. Baterías alcalinas: Utilizan hidróxido de potasio KOH como electrolito, en lugar de cloruro (cloruro de amonio o cloruro de zinc) de las pilas salinas (o pilas de zinccarbono) que ofrecen el mismo voltaje nominal y el mismo tamaño físico. Chasis de carrito de juguete: Se reutilizará un carrito viejo de juguete 2022 OMICRON 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. DESARROLLO DE PROYECTO 5.1 Plan de trabajo Proyecto a realizar: Se debate sobre cuál será el proyecto realizar. Recolección de información: Se recolecta información de utilidad para tener una ideaclara sobre el diseño del proyecto. Planteamiento del proyecto: Se analiza la información y se trazan las primeras directrices sobre su elaboración como por ejemplo nombre del proyecto y modelo. Realización de una vista terminada del robot: Se elabora una simulación en 17 Proteus para tener una idea clara y concisa sobre lo que convendría elaborar en físico. Material que se va a utilizar: Se elabora la lista del material a utilizar. Cálculos de energía: Se elaboran los cálculos del consumo total que se tendrá para elegir la alimentación adecuada. Elaboración de presupuesto: Se elabora el presupuesto consultando en distintas tiendas de electrónica. Realización del programa: Se elabora el código del robot en IDE de arduino. Ensamble de componentes externos: Se fijan los componentes externos como los sensores y servos. Conexión de componentes electrónicos: Se realiza la conexión mediante soldadurade estaño. Ajustes y pruebas: Se realizan la comunicación arduino y componentes para evaluar su desempeño. Elaboración de respaldo de programa: Se respalda el programa en OneDrive para hacer un manual para futuras referencias. Participación en concurso: Se compite en el concurso de robótica. Retroalimentación: Se buscan los puntos de mejora para futuras referencias, así como mejorar el programa. OMICRON 2022 18.1 Cronograma 13 INTEGRANTES ANTONIO ADRIAN HERNANDEZ PINEDA PAUL ALEXANDER GOMEZ RAMIREZ ASAEL ARON ARMENDARIZ HERNANDEZ JOSE ROBERTO JARAMILLO PADRON 14 18.2 Desarrollo Proyecto a realizar (Semana 1) Elaboración de un carrito autónomo el cual superará una serie de obstáculos en el concurso de robótica que se llevará a cabo en la universidad Tecnológica de San Luis Potosí. Recolección de información (Semana 2) Se entiende por vehículo autónomo o no tripulado todo aquel capaz de moverse sin la acción directa del ser humano. En la carrera espacial se encuentran diferentes vehículos de este tipo. Uno de los más conocidos es el Curiosity Rover. Pero también hay otros como el Pathfinder. En el sector agrícola podemos ver los avances en el proyecto RHEA (Robot Fleets for Highly Effective Agriculture and Forestry Management) impulsado por la Unión Europea. Incluso en el sector doméstico se encuentran robots como el iRobot o el Neato. Pero quizás, los que más destacan son los coches autónomos o no tripulados. Empresas como Google, Tesla, Apple y todas las compañías automovilísticas, están invirtiendo mucho dinero para sacar sus prototipos adelante. Pero todos tienen algo en común. Deben de reconocer el entorno en el que se mueven y los posibles obstáculos para esquivarlos. Las técnicas, hardware y algoritmos que utilicen dependerá del tipo de vehículo y condiciones en las que se mueva. Pueden utilizar tecnologías como cámaras donde se apliquen técnicas de visión artificial, lasers LIDAR (Light Detection and Ranging), ultrasonidos, escáneres 3D o el geoposicionamiento. Todo para conseguir moverse por sí solos. como su nombre lo indica, los sensores ultrasónicos miden la distancia mediante el uso de ondas ultrasónicas. El cabezal emite una onda ultrasónica y recibe la onda reflejada que retorna desde el objeto. Los sensores ultrasónicos miden la distancia al objeto contando el tiempo entre la emisión y la recepción. OMICRON 2022 Para el cálculo de la distancia, se tiene que convertir la velocidad del sonido que es de 340 m/sg a una unidad equivalente como ser cm/µsg, debido a que el sensor ultrasónico trabaja en unidades de microsegundos (1sg=1000000µsg). La relación para el cálculo de la distancia se obtiene de la fórmula de cinemática: 15 En donde: d=distancia; t=tiempo; v=velocidad Despejando distancia se obtendra: Si la velocidad del sonido equivale a 1m/29μmsg, se tiene: Considerando que el tiempo que mide el sensor es de emisión y recepción, se divide entre dos, para obtener la distancia entre el sensor y el objeto, resultando la relación de la siguiente manera: Algunos datos técnicos: -Alimentación de 5 volts. -Interfaz de cuatro hilos (vcc, trigger, echo, GND). -Rango de medición: 2 cm a 400cm. -Corriente de alimentación: 1.5mA. -Voltaje de alimentación: 5V -Frecuencia de pulso: 40Khz. -Apertura del pulso ultrasónico: 15°. -Señal de disparo: 10us. Planteamiento del Proyecto (Semana 3) Se pretende realizar un carrito autónomo para aplicar conocimientos obtenidos durante el transcurso de la carrera, sin embargo, al realizar este proyecto se requiere adquirir conocimientos en la realización del mismo tales como cálculos de consumo de energía, programación avanzada en arduino, diseño de circuitos en softwares de simulación, además de interconectar la aplicación de programación Visual Basic y el carrito autónomo. Realización de una vista terminada del robot (Semana 4) 16 2022 OMICRON Material a utilizar (Semana 5) Cantidad Componente 1 Arduino uno 1 Driver L293D 1 Sensor ultrasónico HC-SR04 1 Servo Motor FG90 4 Ruedas 66 mm 4 Moto Reductores 3v a 6v 1 Porta batería 1 Chasis de acrílico 10 Tornillos milimétricos 1 Paquete de jumpers 1 Soporte para el sensor ultrasónico 2 Baterías de Litio 6000 mA Cálculos de energía (Semana 6) 17 Componente Consumo Arduino Uno 46 mA Driver L293D 600 mA Sensor Ultrasónico 15 mA Servo motor 550 mA Motor x4 600 mA TOTALES 1211 mA 𝑇= 𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 3200 𝑚𝐴 = = 2.666 ≈ 2 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 1211 𝑚𝐴 Elaboración de presupuesto (Semana 7) Cantidad Precio Componente 1 $520.00 mxn Arduino uno 1 $90.00 mxn Driver L293D 1 $59.00 mxn Sensor ultrasónico HC-SR04 1 $72.00 mxn Servo Motor FG90 4 $400.00 mxn Ruedas 66 mm 4 $100.00 mxn Moto Reductores 3v a 6v 1 $50.00 mxn Porta batería 1 $100.00 mxn Chasis de acrílico 10 $20.00 mxn Tornillos milimétricos 1 $95.00 mxn Paquete de jumpers 1 $20.00 mxn Soporte para el ultrasónico 2 $200.00 mxn Baterías de Litio 6000 Ma sensor 2022 OMICRON Total $1726.00 mxn 18 19. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 8.1 Resultados generales. 8.2 Resultados particulares 20. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusión. Recomendaciones. 21. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 22. ANEXOS
