PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
-
Upload
jose-angel-chirguita -
Category
Documents
-
view
215 -
download
0
Transcript of PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
1/74
Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin Universitaria
Universidad Politcnica Territorial del Estado AraguaE!ER"#$ BR"T$ "%UER$A&&'a Victoria(Estado Aragua
REDISEO Y CONSTRUCCIN DEL BRAZO
ROBTICO PERTENECIENTE AL PROTOTIPO
IMITIUN II PARA FINES ACADMICOS.
'a Victoria )ovie*bre de +,-.
1
"ntegrantes/#ortez Ral#0"0 / 120.,.0345
Vivas %ustavo#0"0 / -104.30,12
Tutor/'uciano Rea
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
2/74
INDICE
#AP6TU'$ " Propuesta del 7iste*a0
-0-0 Plantea*iento de Proble*a0 1
-0+0-0 $b8etivo %eneral
-0+0+0 $b8etivos Espec9:icos
-0.0 ;usti:icacin
-020 Alcance
-040 'i*itacin
-0
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
3/74
INDICE DE FIGURAS
#AP6TU'$ " Propuesta del 7iste*a0
#AP6TU'$ "" Me*oria !escriptiva0
Fig. 2.1Estructura de un brazo robtico0
Fig. 2.2#on:iguraciones co*unes de un brazo robtico0
Fig. 2.3!escripcin tcnica de las partes de un brazo robtico0
Fig. 2.Tipos de :uerzas !"#uerzas de tensin@ !$#:uerzas de lein = !%#:uerzas de 7uper:icie o de corte0
Fig. 2.&!i*ensiones bsicas para la evaluacin de propiedades en el ensa=o detraccin
Fig. 2.' !iagra*a Es:uerzo(!e:or*acin ilustrativo de un ensa=o en un
*aterial dctil = en donde se indican una serie de puntos *u=i*portantes co*o el punto P indica el l9*ite proporcional@ E el l9*iteelstico@ C la resistencia a la :luencia corregida por corri*iento de lacurva Do::set segn la de:or*acin seleccionada $A@ U la resistencialti*a o *i*a = el es:uerzo de ruptura0Fig. 2.( Matriz para la co*probacin del doblez
Fig. 2.)#oordenadas de los nodos Di@8@F = desplaza*iento de los nodos
#AP6TU'$ """ 7eleccin del 7iste*a
Fig. 3.1 "*agendel siste*a actual vista lateral izGuierda
Fig. 3.2 "*agendel siste*a actual vista lateral derecHa0
Fig. 3.3 "*agendel siste*a actual a*pliada en la zona del brazo0
3
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
4/74
Fig. 3. Propuesta - del *ecanis*o de brazo = antes brazo0
Fig. 3.& Propuesta + del *ecanis*o de brazo = antes brazo0
Fig. 3.' Propuesta . del *ecanis*o de brazo = antes brazo0
Fig. 3.( Propuesta - de la base de soporte de los *otores correspondiente al#o*ponente de transicin de potencia de la *u>eca0Fig. 3.) Propuesta + de la base de soporte de los *otores correspondiente alco*ponente de trans*isin de potencia de la *u>eca0Fig. 3.* Propuesta . de la base de soporte de los *otores correspondiente alco*ponente de trans*isin de potencia de la *u>eca0Fig. 3.1+ Propuesta- de la estructura base del sensor de la *u>eca del robot0
Fig. 3.11 Propuesta + de la estructura base del sensor de la *u>eca del robot0Fig. 3.12 Propuesta . de la estructura base del sensor de la *u>eca del robot0
Fig. 3.13Propuesta - de la estructura de la base del prototipo
Fig. 3.1 Ensa*ble total de la propuesta -0
Fig. 3.1&.Base cuadrada del brazo robtico
Fig. 3.1' Ensa*ble total de la segunda propuesta
Fig. 3.1( Estructura = Ensa*ble total de la propuesta . de la base
4
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
5/74
INDICE DE TABLAS
#AP6TU'$ " Propuesta del 7iste*a0
T"$," 1.1 Lista de precios de bajos de brazos robticos industriales
#AP6TU'$ "" Me*oria !escriptiva0
T"$," 2.1Tipos de clasi:icacin segn su estructura
CAP-TULO III S,%%i/0 , Si4"
T"$," 3.1 Variables relevantes del redise>o con sus respectivas ponderaciones0
T"$," 3.2 #riterio del redise>o con sus respectivas ponderaciones0
T"$," 3.3 Matriz de decisiones variantes(propuesta0
T"$," 3. Matriz de decisiones criterio(propuesta
T"$," 3.& Valores totales de la propuesta
T"$," 3.' Matriz de decisiones variantes(propuesta
T"$," 3.( Matriz de decisiones criterio(propuesta0
T"$," 3.) Valores totales de la propuesta
T"$," 3.* Matriz de decisiones variantes(propuesta0
T"$," 3.1+ Matriz de decisiones criterio(propuesta0
T"$," 3.11 Valores totales de la propuesta
T"$," 3.12 Matriz de decisiones variantes(propuesta0
5
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
6/74
T"$," 3.13Matriz de decisiones criterio(propuesta0
T"$," 3.1 Valores totales de la propuestaT"$," 3.1&Matriz de decisiones variantes(propuesta0
T"$," 3.1' Matriz de decisiones criterio(propuesta0
T"$," 3.1( Valores totales de la propuesta
6
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
7/74
INTRODUCCION
'os robots por ser un *ecanis*o Gue per*ite *anipular = transportar cargas
con *ovi*iento progra*able@ se Ha convertido en un :en*eno Gue se desarrolla en
las industrias@ en las reas de la *edicina = en epediciones entre otros D#uriosit=0
Unos de los principales *otivo de su utilidad es Gue los robots realizan las tareas de
altos riesgo en la salud = en algunos casos i*posibles de realizar por el Ho*bre0
'os brazos robticos :or*an parte de una de las reas de la robtica I-@1@5J@
Gue *s i*pulso Han tenido en los lti*os a>os por sus a*plias aplicaciones0 Eisten
in:inidad de ca*pos de la ciencia donde es necesario su8etar ob8etos = *overlos de
lugar@ con rapidez@ precisin = cuidado@ actividades Gue los brazos robticos
desarrollan a la per:eccin0 !entro de los *a=ores desa:9os Gue involucra el
desarrollo de brazos robticos se encuentra la creacin de algorit*os Gue rigen los
*ovi*ientos@ as9 co*o el punto = la presin de agarre@ los cuales deben ser di:erentes
para cada ob8eto0
'a utilizacin de brazos robticos en aulas de clases representan una :or*a deincentivar el estudio = de *asi:icar la robtica@ sacndolo de los centros de
desarrollo@ visin en:ocada en la e8ecucin del pro=ecto co*o est conte*plado en el
Plan )acional 7i*n Bol9var@ la Universidad Politcnica Territorial ederico Brito
igueroa a travs de su laboratorio de robtica@ pretende construir el ca*bio Gue
genera la interaccin de saberes relacionados con la *ecnica = las nuevas
tecnolog9as0 En el 'aboratorio se plantea el redise>o = construccin del brazo
robtico perteneciente al prototipo INITIUN II5 de esta *anera adaptarlo con :ines
acad*icos@ en la cual per*ita el *e8ora*iento del dispositivo en el *ane8o de
*ovi*ientos0 #on ello se estar9a logrando dotar al laboratorio de un instru*ento
pedaggico para la poblacin estudiantil interesada en el te*a = el desarrollo de
investigacin del personal acad*ico del centro de robtica0
7
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
8/74
C"678,9 I. P:968" , Si4".
1.1.;P,"0"4i09 6:9$,4".
Eisten distintas categor9as de brazos robticos@ tales co*o brazos
educacionales Dver tabla -0+@ industriales Dver tabla -0- o de investigacin0 Todos de
:abricacin etran8era0 'a di:erencia de costos entre *odelos = :abricantes radica en
la precisin de repetitividad de los *ovi*ientos = la calidad de los sensores Gue
garanticen la posicin0 'os elevados costos de los brazos Hacen Gue los centros deinvestigacin soliciten :inancia*iento = sean pocos los Gue puedan costear tal
inversin0 En la actualidad el desarrollo de tales centros se en:oca en la creacin de
tcnicas = algorit*os Gue per*itan e:ectuar acciones co*ple8as con dicHos
dispositivos@ de8ando la construccin del HardKare a co*pa>9as co*erciales0
'os a8ustes :iscales Gue se Han e:ectuado en Venezuela = la reduccin de
presupuestos en el desarrollo de investigacin@ Han generado la necesidad de
reacondicionar los ob8etivos tanto educativos = de a*pliacin de laboratorios en las
universidades@ razn por la cual se reGuiere un re(direcciona*iento de los pro=ectos
Gue per*itan la sustitucin de eGuipos = *ateriales de i*portacin0
T"$," 1.1 Lista de precios de bajos de brazos robticos industrialesI-1J@Compaa Modelo de robot recio estimado !"uro#
$%% &'% 12( 17(((((
)*)$ )' 5 +&,, '65( 2((((((
Mitsubis-i './1/+65( 17(((((
$dept .&"' +65( 27(((((
Motoman ++0 2((( 2((((((
"pson C3/$6(1+ 25(((((
+taubli ,4( 2((((((
)aasai 0+(2 2((((((
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
9/74
Tabla -0+ armetros de brazos robticos educacionales econmicos I-1Jombre umero
de 8radosde
libertad
Car8a altura +istema decontrol
reciosubestima
do
$m trainer 5 13( 51( Motor board 7((($L59 6 11( 426 '&:+ 3(5((
"dubot1((
5 1(( 65( 'obtica 125((
'C+/6 )it 6 5( 6(;6 Co del prototipo "M"T"U) ""0
!esarrollar los planos de piezas = del ensa*bla8e del brazo robtico0
1.3.; @8i?i%"%i/0>
'a :alta de un prototipo de brazo robtico articulado de categor9a educacional
Gue per*ita realizar estructuras de progra*acin =a sea para el *ane8o o el control
de dicHo dispositivo por parte del personal Gue integra el laboratorio de robtica para
;
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
10/74
la di:usin de este te*a en la universidad@ *otivo el redise>o = *e8oras *ecnicas
del brazo robtico creado para el prototipo ")"TUM "" cu=a :inalidad no era la de
interactuar con el usuario sino de cu*plir rutinas predeter*inadas de *ovi*iento
para la captura de ob8etos0
1..; A,%"0%
7e presentar una propuesta de redise>o = construccin con todos los par*etros
relevantes@ asociando robustez@ con:iabilidad = de :cil *anteni*iento@ adicional*ente
per*ita establecer de pri*era instancia un costo ba8o a los Gue se encuentran en el *ercadoactual*ente0
$tro aspecto a alcanzar es la ubicacin = con:iguracin de los sensores angulares
utilizado en el propuesta0
1.&.; Li4i"%i/0>
El brazo es de uso pedaggico
El tie*po de dise>o = construccin es de un a>o
)o se i*ple*entaran estrategias de control si no rutinas de *ovi*iento para
co*probar las *e8oras *ecnicas
'a pinza se dise>ara de acuerdos con los criterios *ecnicos de el brazo pero
no se construir
1.'.; T":"
!e cada ob8etivo espec9:ico se plantea tareas o actividades lgicas = con coHerencia
en la realidad econ*ica@ acad*ica = de dise>o@ para lograr con ito el ob8etivo
principal0 'as tareas planteadas en este pro=ecto grado se describe a continuacin
con el orden correspondiente a cada ob8etivo espec9:ico/
O$ D,i4i": , 6:9$,4" ," 6%i?i%"%i90.
1(
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
11/74
Tareas/
Revisar :uentes bibliogr:icas relacionadas a brazos robticos0
!iagnosticar eHaustiva*ente el brazo robtico de prototipo "M"T"$) ""0
"denti:icar los :en*enos *ecnicos Gue inter:ieren con el :unciona*iento del
prototipo0
O$ G0:": ",:0"i=" i9.
Tareas
Establecer las caracter9sticas de :unciona*iento en concordancia con los de*s
grupos0%eneracin de propuestas0
7eleccionar la alternativa Gue *s satis:agan las variables relevantes = los criterios de
dise>o0
O$ A0",i": ," 6:968" , :i9 , 6:99i69 IMITIUN II.
Tarea
Realizar los anlisis de cine*tica = esttico necesarios reGuerido por la propuesta0
Realizar el anlisis de ubicacin = de la estructura de base de los sensores0
Evaluar = deter*inar los procesos de *anu:acturas = los *ateriales de las piezas a
*odi:icar@ respecto su co*ple8idad = su costo0
O$ D"::9,,": ,9 6,"09 6i" , 0"4$,"
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
12/74
C"678,9 II. MEMORIA DESCRIPTIA.
2.1. A0%0 ," i0=ig"%i/0/
Eisten una variedad de in:or*acin@ la cual se debe seleccionar@ en el caso de la
presente investigacin@ co*o re:erencia@ se seleccion el traba8o 'u et al0 I+J el
*is*o presenta una serie de brazos articulados = robots con una capacidad =estrcuturas *u= robustas@ HecHas con un proceso *eticuloso@ *u= con:iables = de
precisin@ no sola*ente ba8o este concepto@ sino Gue ade*as se proponen soluciones
especi:icas para una actividad o traba8o en especial@ de *anera particular sirvi
*ucHo a entender sus aplicaciones@ la ingenieria de proceso = los di:erentes casos
donde se pueden e*plear@ lo la*entable es el costo asociado = los eGuipos de
:abricacin Gue son de avanzada@ Gue Hacen casi i*posible traba8ar con las *is*as
condiciones en el caso Gue si to*a en cuenta el costo se puede ver las propuesta de
Morgan et al0@ I.J@ la cual es un brazo robtico a ba8o costo = con una con:iabilidad
*u= aceptable@ claro s@ con respecto a sus li*itaciones de dise>o = Gue aporta una
valiosa in:or*acin para el desarrollo del presente prototipo educacional@ el cual no
reGuiere de una inversin cuantiosa = per*itir a la poblacin estudiantil su
*anipulacin@ co*o ta*bien i*pulsar la creatividad co*o ta*bin nuevos nuevos
dise>os0
)o pod9a :altar la in:or*acin de control@ aparte de la *ecnica@ en la *is*a el
traba8o de investigacin de Nu*ra et al. I2J@ se *uestra en la con:erencia de
co*putacin una inter:ace de control para el dise>o de un brazo robtico con seis
grados de libertad@ Gue per*ite la *ovilidad del *is*o = con ba8o costo@ en particular
sirve *ucHo co*o perspectivas a :uturo en dado caso se reGuiera la parte de
12
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
13/74
electronica@ pero en nuestro caso@ por las li*itantes dicHa in:or*acin vene:iciar al
grupo Gue se encargar de la electronica = ade*as de la progra*acin del *is*o0
El traba8o presentado por Oennesse= et al.I4J@ ilustra de una *anera clara co*o se
e:ecta el dise>o de un brazo Robtico = la progra*acin de los controles Gue
per*itir su :unciona*iento@ se puede indicar Gue en base a lo desarrollado@
proporciona un idea clara de la relacin@ *ecnica = su :unciona*iento elctrico@a su
ves@ co*o es@ el principio de progra*acin de sus *ovi*ientos@ en ca*bio sus
debilidades es la antigedad del procesador = los grados de libertad Gue para el caso
:ue solo dos0 'as aplicaciones de los brazos robticos estan dirigidas Hacia el sector
industrial =a Gue presentan una *a=or inversin en su estudio e i*ple*entacin@co*o ta*bin en dis*inuir los :actores de riesgo en puestos de traba8os Gue a*eritan
la sustitucin de *ano de obra de seres Hu*ano por ser de alto riesgo@ un caso *u=
particular es la propuesta de/ AlGase*i et al.Iar@ deacuerdo a esta eperiencia@ se puede adaptar en todos los
a*bientes = las necesidades0 !e alguna *anera o :or*a@ cada dia se e*plean *s =
*s@ = se reGuiere la preparacin de personas para el rea de la robotica@ es por lo
tanto Gue el traba8o de investigacin de Qasse* et al.I3J@ desarrollan un so:tKare el
cual se puede si*ular el :unciona*iento de una brazo robtico@ en un a*biente
Auto#A!@ ade*as en adicin todo el proceso de progra*acin del :unciona*iento se
e:ectua por *edio de Matlab7i*ulinF@ de esta *anera pretender dar a entender los
pri*eros pasos la *ovilidad del brazo robotico@ co*o su operacin@ reduciendo el
costo en la co*pra de un brazo co*ercial el cual es *u= elevado0
Este traba8o especial de grado tiene sus antecedentes en los siguientes autores/
!0 ;UA) #AR'$7 R$!R6%UES SAMBRA)A0
Modelo cine*tica = control de un brazo robtico i*pri*ible0 Traba8o especial de
grado para optar el t9tulo en ingenier9a electrnica = auto*tica industrial de la
13
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
14/74
Universidad #arlos """ Madrid0 En este traba8o el autor da a conocer los di:erentes El
ob8etivo de este pro=ecto es el desarrollo del *odelo cine*tica@ el control = la
si*ulacin *ediante un ordenador de un brazo robtico i*pri*ible con propsito
:inal de obtener un brazo robtico i*pri*ible@ de ba8o coste = con un *todo de
control = si*ulacin de :cil *ane8o0 Tanto las piezas del robot co*o el so:tKare Gue
lo controla estn en cdigo abierto0 !e esta :or*a@ se posibilita la *odi:icacin@
a*pliacin o *e8ora del pro=ecto por parte de la co*unidad0
;$R%E T"ER)$ A'V"TE Dno se0 Tesis !ise>o de brazo *ecnico e:iciente
*ediante opti*izacin *ulti(ob8etivo0 Pro=ecto :in de carrera para optar al t9tulo deingenier9a industrial@ *Guinas = estructura de la Universidad #arlos """ Madrid0 El
pro=ecto tiene co*o :inalidad realizar un dise>o de un brazo *ecnico dando una
gran i*portancia a la *e8ora del dise>o *ecnico0 !icHo brazo *ecnico debe tener
nica*ente un grado de libertad = debe poder trasladar cargas de - Fg de peso0 7e
reGuiere Gue el dise>o sea lo *s si*ple = barato posible0 Para este dise>o debe
realizarse una opti*izacin de *odo Gue se asegure Gue la con:iguracin sea
e:iciente con respecto a varios criterios di:erentes0
2.2.; D%:i6%i/0 ,9 9$
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
15/74
industriales0 Encontrar libros relacionado con la robtica en las bibliotecas o con
personas particulares Gue pueda obtener in:or*acin de las caracter9sticas = de los
anlisis *ecnicos a e:ectuar0 Buscar tesis por internet o en He*erotecas para
adGuirir antecedentes de brazo robtico con :ines pedaggicos0
$bstculos presentados/ 'os escasos traba8os de grado encontrado en la He*eroteca
de la institucin0
Potencialidades de los resultados/ 7e obtuvo una a*plia variedad de in:or*acin
acerca de la :abricacin = puesta en *arcHa del prototipo0 7e encontr dos libros
relacionado con la robtica = varias tesis digitalizada@ ade*a una en :9sica0
Actividad +/ !iagnosticar eHaustiva*ente el prototipo del brazo robtico "M"T"U)
""0
Recursos necesarios/ #alibrador@ vernier@ destornillador@ co*parador@ regla@
transportador = *etro0
Proceso para realizar la actividad/ En pri*era instancia se to*aron las *edidas del
prototipo en estado co*pleto = luego se realizo un despiece para realizar la
respectiva *edicin a cada pieza0
$bstculos presentados/ el nico *ecanis*o Gue no se pudo investigar de :or*a
precisa es el de la pinza *ecnica debido a Gue no se encuentra dentro del siste*a
actual del brazo robtico0
Potencialidades de los resultados/ 7e recolectaron las *edidas = :or*as del prototipo
en su estado :inal = de cada siste*a = pieza
Actividad ./ "denti:icar los :en*enos *ecnicos Gue inter:ieren con el
:unciona*iento del prototipo0
Recursos necesarios/ !atos su*inistrado en le diagnostico@ eperiencia =
conoci*iento
15
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
16/74
Proceso para realizar la actividad/ En reunin de grupo se realiza un anlisis de cada
:or*a@ di*ensin@ ensa*bla8e@ proceso de :abricacin = *ateriales utilizado Gue no
corresponda o Gue a:ecte el servicio de destino0
$bstculos/ Para esta tarea no se genero ningn contratie*po0
Potencialidades de los resultados/ se deter*ina Gue una de las posibles :allas del
siste*a se genera debido a Gue las trans*isin de potencia no es lo su:iciente*ente
e:iciente debido a Gue eisten perdidas@ =a Gue los pi>ones presentan ecentricidades
considerables@ las cuales di:icultan el *ovi*iento = articulacin del brazo@ ade*s el
prototipo no cuenta con una buen *anteni*iento@ =a Gue el dise>o carece de un :cil
des*onta8e@ los a8ustes utilizados para cada uno de los roda*ientos@ e8e = engrana8esno son los reco*endables0
O$ g0:": ",:0"i=" i9.
Actividad -/ Establecer las caracter9sticas del :unciona*iento en concordancia con
los de*s grupos0
Recursos necesarios/ !atos obtenidos previa*ente@ conoci*iento = eperiencia0
Proceso para realizar la actividad/ Reunin con los grupos de electricidad =
progra*acin en :uncin de deter*inar las variables relevantes del entorno =
acad*icas del redise>o@ ade*s se le asignaron ponderaciones por el orden de
i*portancia Gue presenta en el :unciona*iento de la propuesta0 'uego el grupo de
*ecnica plantea los criterios de dise>o a seguir con su respectiva ponderacin0
$bstculos presentados/ El establece el tie*po de reunin =a Gue cada grupo e
integrante *antiene su Horario de traba8o = estudio@ lo Gue Hace di:9cil deter*inar
Gue el Horario de reunin concuerde con todos0
Potencialidades de los resultados/ 7e logra establecer seis Do con sus ponderaciones en :uncin de la :uncionalidad0
Actividad +/ %eneracin de propuestas/
16
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
17/74
Recursos necesarios/ !atos adGuirido anterior*ente@ creatividad conoci*iento =
eperiencia0
Proceso para realizar la actividad/ #reacin de bosGue8os de di:erentes pieza =
siste*a Gue se puede realizar al redise>o0
$bstculos presentados/ 7e sigue presentando co*o inconveniente :unda*ental@ no
contar con el dise>o autntico de la pinza@ sin e*bargo a partir de los datos obtenidos
de los co*ponentes estudiados@ se produces variedad de alternativas de solucin para
alcanzar un dise>o pti*o0
Potencialidades de los resultados/ se obtuvieron aproi*ada*ente cuatro propuestas@
entre las Gue se destaca de *anera relevante una estructura de acr9lico para *e8orar laesttica del brazo@ ta*bin se propone una estructura de alu*inio Gue :avorece al
dise>o debido a Gue el alu*inio es uno de los *ateriales *enos densos@ ade*s de
alternativas para los a8ustes = para el correcto *onta8e = ensa*bla8e0
Actividad ./ 7eleccionar la alternativa Gue *s satis:agan las variables relevantes =
los criterios de dise>o0
Recursos necesarios/ Variabas relevantes = criterios de dise>o con su respectiva
ponderacin@ bosGue8os de las alternativas@ *todo de la *atriz *or:olgica@
conoci*iento = eperiencia0
Proceso para la realizacin/ 7e e:ecta la *atriz *or:olgica a cada alternativa con
las variables relevantes = los criterios de dise>o@ para obtener una co*paracin Gue
nos d la :acilidad de realizar evaluaciones Gue per*ita seleccionar la alternativa
Gue *s cu*pla con las variables = criterio no*brados anterior*ente0
$bstculos/ Para esta tarea no se genero ningn contratie*po0
Potencialidades de los resultados/ 'a seleccin de alternativas Gue en con8unto
proporciona las caracter9sticas planteadas del redise>o0
$b8etivo """/ Analizar la propuesta del redise>o del prototipo "M"T"U) ""0
17
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
18/74
Actividad -/ Realizar los anlisis de cine*tica = esttico necesarios reGuerido por la
propuesta0
Recursos necesarios/ Material bibliogr:ico Dresistencia de los *ateriales@ *ecnica@
tesis@ progra*a 7olidLorFs@ conoci*iento = eperiencia0
Proceso para la realizacin/ #on la carga de traba8o = las posibles di*ensiones de los
co*ponentes =a establecidos@ estos se utilizar co*o datos para realizar los anlisis
de es:uerzos a las di:erentes partes del robot Gue presente *a=or grado de
concentracin de cargas0 Posterior a esto se realizar co*paracin de varias teor9as de
es:uerzo principales con el progra*a de *odelacin = si*ulacin 7olidLorFs0
"gual*ente se utilizara estos datos en el anlisis de la cine*tica del brazo con el :inde de:inir las velocidades de cada una de las partes0
$bstculos/ Poco conoci*iento en el rea de la robtica espec9:ica*ente en los
anlisis de la cine*tica para robot0
Potencialidades de los resultados/ $btencin de resultados de los di:erentes es:uerzos
Gue se encuentran en cada plano de estudio@ proveniente de los co*ponentes del robot
analizado@ as9 co*o ta*bin la si*ulacin de co*porta*iento e i*genes Gue
indican los e:ectos provocados por las di:erentes carga aplicadas@ *ediante el
progra*a 7olidLorFs0
Actividad +/ Evaluar = deter*inar los procesos de *anu:acturas = los *ateriales de
las piezas a *odi:icar@ respecto su co*ple8idad = su costo0
Recursos necesarios/ Material bibliogr:ico Dresistencia de los *ateriales@ proceso de
:abricacin@ #)#@ conoci*iento = eperiencia0
Proceso para la realizacin/ #on los anlisis *ecnico =a realizado se deter*ina los
*ateriales pti*os para cada co*ponente@ teniendo en presente Gue se encuentre en
el *ercado nacional = de costo econ*ico o Gue se encuentre en la institucin0 'uego
se realiza un diagnostico de los proceso de :abricacin Gue se puede e8ecutar en la
institucin para seleccionar el *s :avorable de procesar los estos *ateriales0
$bstculos/ 'a institucin no tiene los *ateriales su:icientes para la e8ecucin del
pro=ecto0
1
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
19/74
Potencialidades de los resultados/ !eter*inacin de todos los *ateriales = los
procesos de :abricacin@ Gue en su totalidad se encuentra en la institucin0
$b8etivo "V/ !esarrollar los planos de piezas = el ensa*bla8e del brazo robtico0
Actividad -/ Modelar todo redise>o = realizar los planos necesarios utilizando las
nor*as de dibu8o "7$ por *edio del progra*a 7olidLorFs0
Recursos necesarios/ )or*as de dibu8o "7$@ progra*a 7olidLorFs@ conoci*iento =
eperiencia0
Proceso para la realizacin/ Realizacin de las piezas con el progra*a 7olidLorFs@progra*a Gue per*ite realizar un *odelo digital del redise>o Haciendo posible las
observaciones del ensa*bla8e@ las di*ensiones de las piezas = apariencia de la
propuesta0 Posterior*ente se realiza los planos utilizando el *is*o progra*a = con la
nor*as dibu8o "7$0
$bstculos/ Para esta tarea no se genero ningn contratie*po0
Potencialidades de los resultados/ el *odelo del redise> en digital con los planos de
cada pieza = siste*as0
Actividad +/ Realizar los procesos de :abricacin correspondiente a cada pieza0
Recursos necesarios/ Planos@ Material bibliogr:ico Dproceso de :abricacin@
tecnolog9a de los *ateriales@ taller de *ecanizado@ #)#@ Torno convencional@
torno de control nu*rico co*putarizado@ dobladora@ vernier@ :resa convencional
Herra*ienta de taller@ conoci*iento = eperiencia0
Proceso para la realizacin/ Realizacin del plan de proceso de cada pieza0 En el
torno MUPE) de control nu*rico co*putacional se realizo la pri*era etapa cuatro
unidades de la pieza de tras*isin = reduccin de velocidad del *otor a correas@ por
su *a=or precisin debido a la :or*a = di*ensin de la *is*a@ se utilizo la :resa para
la el segundo proceso = ulti*o de esta *is*a pieza en tor*o convencional se se
1;
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
20/74
procesaros las bocina0 Para la realizacin de los brazo = antes braza base de los
*otores = de los sensores cubierta se corto la*ina de alu*inio = de acero de
de:erente calibre = se prosigui con su respectivo doblado0se realizo per:oraciones a
el piso del brazo robtico0 7e cortara platina = se doblara para luego soldarla =
realizar la estructura de la base se :i8acin del brazo robtico0 Modi:icacin del
ori:ico de las polea dentada0
$bstculos/ El obstculo presente en esta actividad :ue coordinar las Hora de clase =
de los pro:esores encargado de los talleres para obtener un espacio de traba8o en las
*aGuinas0
Potencialidades de los resultados/ :abricacin de todas las piezas para el redise>o
Actividad ./ Ensa*ble del siste*a0
Recursos necesarios/ Oerra*ienta de taller *ecnico@ eperiencia conoci*iento0
Proceso para la realizacin/ ensa*bla8e de todas las parte :abricada = *odi:icada del
prototipo se acoplaron las bocinas al ante brazo@ = del robot0 #o*o segundo paso se
introduce el respectivo e8e en la polea dentada considerando las longitudes Gue
per*ita acoplar las bases del robot0
$bstculos/ Para esta tarea no se genero ningn contratie*po0
Potencialidades de los resultados/ 'a obtencin del la propuesta del redise>o en su
totalidad :9sica0
Actividad 2/ evaluacin del :unciona*iento0
Recursos necesarios/ conoci*iento = eperiencia0
Proceso para la realizacin/ en reunin con los progra*adores = los electricista para
integral todos los siste*a del brazo = realizar las prueba correspondiente
$bstculos/ para esta tarea no se genero ningn contratie*po0
Potencialidades de los resultados/ la observacin del :unciona*iento del brazo
robtico en todos sus siste*as integrados@ dando las di:erencias = :allas para la
accin in*ediata de la *is*a
2(
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
21/74
MARCO TEORICO
B:"9 R9$/i%9
Eisten cuatro con:iguraciones co*unes de robots I-@1@5J/
- con:iguracin polar
+ con:iguracin cil9ndrica
. con:iguraciones de coordenadas car tecinas
2 con:iguraciones de brazo articulado
#ada una de estas se di:erencia por el tipo de *ovi*iento Gue pueden realizar0
21
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
22/74
Fig. 2.2#on:iguraciones co*unes de un brazo robtico0
B:"9 A:i%8,"9
En la siguiente :igura se puede apreciar un diagra*a del ARM!R$"! con todas sus
partes detalladas/
Fig. 2.3!escripcin tcnica de las partes de un brazo robtico0
22
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
23/74
#o*o se puede apreciar este *odelo es un brazo *u= co*pleto@ Gue posee cuatro
e8es de *ovi*iento/ Base@ Oo*bro@ #odo = Mu>eca0 #o*o se Ha co*entado antes@
no es necesario tener todos estos *ovi*ientos en un pri*er dise>o0 Por e8e*plo el
*ovi*iento de la *u>eca suele co*plicar bastante el dise>o = puede ser obviado
per:ecta*ente sin Gue esto dis*inu=a de*asiado la capacidad de traba8o del brazo0
Parte de un brazo robtico
%rados de libertad
Tipo de articulaciones
!in*ica del brazo robot0Motores paso a paso
7ensores potenci*etro
Tar8eta de control
Di9 M%0i%9
En ingenier9a el i9 4%0i%9es resultado de investigaciones sobre el l9*ite de
:luencia de los *ateriales@ valor de es:uerzo aplicado en el Gue el *aterial co*ienza ade:or*arse per*anente*ente@ adGuiriendo propiedades di:erentes a las Gue ten9a0
Para lograr un dise>o adecuado@ se debe llegar a un cociente l9*ite de :luencia
:uerza aplicada Den la *anera *s sencilla de presentarlo *a=or a la unidad0
El proceso de dise>o inicia con la identi:icacin de la necesidad@ para luego plantear
el proble*a concreto@ ta*bin se realiza de *anera iterativa el anlisis = s9ntesis
Hasta concluir con el dise>o :inal0 El dise>o *ecnico es el dise>o de ob8etos =siste*as de naturaleza *ecnica piezas@ estructuras@ *ecanis*os@ *Guinas =
dispositivos e instru*entos diversos0
P:96i" M%0i%" ,9 M":i",.
23
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
24/74
'as propiedades de los *etales son caracter9sticas del co*porta*iento ante :uerzas
aplicadas o cargas a los Gue se ven so*etidos0 'os *ateriales slo pueden ser
so*etidos a tres tipos de cargas@ tales son/ carga del tipo de tensin@ doblez = de corte
o de super:icie0 Tal = co*o se *uestra en la :igura +02
!"# !$# !%#
Fig. 2.Tipos de :uerzas !"#uerzas de tensin@ !$#:uerzas de lein =!%#:uerzas de 7uper:icie o de corte0
'os ensa=os o pruebas *ecnicos son e*pleados para evaluar estas :uerzas teniendo
Gue para el caso de el ensa=o de traccin@ co*presin = de corte o cizalla se *ide
slo un tipo de :uerza@ para el caso de :lein0 !ureza e i*pacto se tienen la
co*binacin de varias :uerzas = de *anera si*ultnea0
24
Fuerza Flexionante
Superficiede Corte
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
25/74
Fig. 2.' !iagra*a Es:uerzo(!e:or*acin ilustrativo de un ensa=o en un*aterial dctil = en donde se indican una serie de puntos *u=i*portantes co*o el punto P indica el l9*ite proporcional@ E el l9*iteelstico@ C la resistencia a la :luencia corregida por corri*iento de lacurva Do::set segn la de:or*acin seleccionada $A@ U la resistencialti*a o *i*a = el es:uerzo de ruptura0 I-+J
D8:" 0 80 4":i", D A7TM E -, = E -1 se de:ine c*o la resistencia a ser
*arcado@ ra=ado en su super:icie de *anera per*anente0 !e *anera general en un
*aterial la dureza se relaciona con super:icie resistente al desgaste = es una
caracter9stica *u= i*portante para *ucHas aplicaciones en ingenier9a0 'os ensa=os de
dureza se usan co*n*ente para valorar las propiedades del *aterial por su :cil =
rpido e*pleo0
T9:7" F",,". I--@ -.(-4JUna pieza o ele*ento de *Guina puede :allar por
eceso de carga@ por concentracin de es:uerzos locales provocados por
discontinuidades geo*tricas o *icro(estructurales@ por grietas o por uso indebido de
la pieza o ele*ento0
25
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
26/74
Para la evaluacin eisten una serie de teor9a o criterios de de evaluacin de la :alla@
identi:icando de ante*ano en dos grandes grupos tales co*o/ Materiales :rgiles =
*ateriales dctiles0
M":i", F:gi,. I--@ -.(-4JUna de las caracter9sticas bsicas es Gue los *is*os
no :lu=en se :racturan0 Por eso el criterio se en:oca directa*ente a las circunstancias
ba8o las cuales el *aterial se ro*per0 7e presentan tres criterios de :allas tales son/ la
teor9a del es:uerzo nor*al *i*o@ la teor9a de la :riccin interna = la teor9a
*odi:icada de MoHr0
T9:7" , E?8:9 N9:4", Mi49. I--@ -.(-4J Enuncia Gue un *aterial con
cualGuier co*binacin de cargas :allar cuando el es:uerzo principal positivo *a=or
eceda la resistencia a la :luencia a la tensin@ o cuando el es:uerzo principal negativo
*a=or eceda la resistencia a la :luencia a la co*presin0
-ut
s
S
n
! 1 # =.
uc
s
S
n
! 2 #
- + . = Es:uerzos nor*ales principales
Sut W es:uerzo lti*o uniaial en tensin
Suc W es:uerzo lti*o en co*presin
ns W :actor de seguridad0
T9:7" ," F:i%%i/0 I0:0".!T9:7" C98,94$;M9:# Es *u= til para
*ateriales :rgiles@ :ibrosos = vidrios@ donde la *icro(estructura se orientar9a en la
direccin del es:uerzo nor*a *i*o antes Gue pudiera ocurrir la :ractura0
26
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
27/74
7i - X , = . Y ,@
.- -
ut uc sS S n
=
! 3 #
7i . X ,@-
ut
s
S
n =
! #
7i - Y ,@.
uc
s
S
n =
! & #
!onde/
- + . =
Es:uerzos principales ordenados0
Sut W resistencia a la :ractura en tensin Pa
Suc W resistencia a la :ractura en co*presin Pa
ns W :actor de seguridad0
T9:7" M9i?i%"" M9:. Tiene una base anal9tica Gue se origin a travs dees:uerzos para a8ustar la in:or*acin de prueba@ la *is*a predice *e8or el
co*porta*iento de *ateriales :rgiles0
7i - X , = . Y (Sut@
.-
ut uc ut
uc ut s uc ut
S S S
S S n S S
=
! ' #
7i .
X (Sut@
-ut
s
S
n =
! ( #
7i - Y ,@.
uc
s
S
n =
! ) #
27
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
28/74
M":i", DH%i,. En los *ateriales dctiles se inclu=en la *a=or9a de los *etales
= pol9*eros0 'os *ateriales dctiles usual*ente tienen la *is*a resistencia a la
tensin Gue a la co*presin = no son tan susceptibles a los concentradores de
es:uerzos0 7e presentan dos teor9as *s e*pleadas = se eplican a continuacin0
T9:7" , ?8:9 C9:"0 Mi49. "ndica Gue los *etales se de:or*an ba8o
es:uerzos cortantes ba8o de:or*aciones unitarias peGue>as@ = estn ubicados en
planos bien de:inidos0 'a evidencia eperi*ental veri:ica@ Gue esta teor9a es adecuada
para la prediccin de la :luencia para *ateriales dctiles0
7i la no*enclatura es - + . =
se usa para los es:uerzos principales = por tal*otivo se dice Gue la :luencia ocurrir cuando/
- .
y
s
S
n =
! * #
!onde/ Sy W es:uerzo de :luencia del *aterial
ns W :actor de seguridad0
T9:7" ," E0:g7" Di9:i/0. Es con,cida por el criterio de Von Mises@ = el
cual indica Gue la :alla es causada por la energ9a elstica asociada con la de:or*acin
por cortante0 Esta teor9a es vlida para *ateriales dctiles = predice la :luencia ba8o
cargas co*binadas = con *a=or eactitud Gue cualGuier otra teor9a reconocida0
7i la tensin un(aial D - . , = =
@ entonces el es:uerzo cortante producido es/
+-.
=! 1+ #
Para un estado de es:uerzos biaial se tiene@ suponiendo - . , = =
2
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
29/74
-
+ + +- + - +D Ee = + ! 11 #
Para un estado de es:uerzos triaial se tiene/
-+ + + +
+ - . - . +
-D E D E D E
+e
= + + ! 12 #
!e esta :or*a@ predice la :alla si
y
e
s
S
n
! 13 #
M99 N84:i%9. I-
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
30/74
sus ad=acentes0 'a solucin del siste*a co*pleto sigue las reglas de los proble*as
discretos0 El siste*a co*pleto se :or*a por ensa*ble de los ele*entos@ las incgnitas
del proble*a de8an de ser :unciones *ate*ticas = pasan a ser el valor de estas
:unciones en los nodos0
El co*porta*iento en el interior de cada ele*ento Gueda de:inido a partir del
co*porta*iento de los nodos *ediante las adecuadas :unciones de interpolacin o
:unciones de :or*a0 El ME@ por lo tanto@ se basa en trans:or*ar un cuerpo de
naturaleza continua en un *odelo discreto aproi*ado@ esta trans:or*acin se
deno*ina discretizacin del *odelo0 El conoci*iento de lo Gue sucede en el interiorde este *odelo del cuerpo aproi*ado@ se obtiene *ediante la interpolacin de los
valores conocidos en los nodos0 Es por tanto una aproi*acin de los valores de una
:uncin a partir del conoci*iento de un n*ero deter*inado = :inito de puntos0
A6,i%"%i/0 , 499. 'a :or*a *s intuitiva de co*prender el *todo@ al tie*po
Gue la *s etendida@ es la aplicacin a una placa so*etida a tensin plana0 El ME
se puede entender@ desde un punto estructural@ co*o una generalizacin del clculo
*atricial de estructuras al anlisis de siste*as continuos0 !e HecHo el *todo naci
por evolucin de aplicaciones a siste*as estructurales0
Un ele*ento :inito viene de:inido por sus nodos Di@8@* = por su contorno :or*ado
por l9neas Gue los unen0 'os desplaza*ientos 8de cualGuier punto del ele*ento se
aproi*an por un vector colu*na u
[ ]0000
000
ei
e e
i i i
a
u N a Ni Nj a Na
= = =
ur
r ur
(14)
3(
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
31/74
Fig. 2.)#oordenadas de los nodos Di@8@F = desplaza*iento de los nodos
Nson :unciones de posicin dadas D:uncin de :or*a = "es un vector :or*ado por
los desplaza*ientos nodales de los ele*entos considerados0 Para el caso tensin
plana0
D @ E@
D @ E
u x yu
v x y
=
i
i
i
ua
v
=
donde/ 8 / son los *ovi*ientos Horizontal = vertical en un punto cualGuiera del
ele*ento0
"i/ son los desplaza*ientos del nodo i0
'as :unciones Ni@ N
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
32/74
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
33/74
Esta epresin es vlida con carcter general cualesGuiera Gue sean las relaciones
entre tensiones = de:or*aciones0 7i las
tensiones siguen una le= lineal c*o D-1@ se puede escribir la
ecuacin en la :or*a siguiente@
0e
e T
V
K B DB dV=
, ,0 0 0e e e
e T T T
V V V
f N b dV B D dV B dV = +
En la epresin de ? aparecen@ por este orden@ las :uerzas debidas a las :uerzas
distribuidas@ las de:or*aciones iniciales = las tensiones iniciales0 Jes la *atriz de
rigidez0
7i eistiesen :uerzas distribuidas por unidad de super:icie D@ se tendr9a Gue a>adir
un tr*ino adicional a las :uerzas nodales del ele*ento cu=o contorno posee una
super:icie Ael tr*ino adicional ser9a@0
e
T
N t d
tendr Gue tener el *is*o n*ero de co*ponentes Gue 8 para Gue la epresin
anterior sea vlida0 Una vez obtenidos los desplaza*ientos nodales por resolucin de
las ecuaciones@ se puede calcular las tensiones en cualGuier punto del ele*ento@
, ,
eDBa D = +
C"678,9 III. S,%%i/0 , Si4"
33
e e e e
q K a f = +
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
34/74
3.1. ":i"0 :,="0 %:i:i9 i9.":i"0 :,="0
'as variantes Gue se to*aron en consideracin por *edio de consenso del grupo de
ingenieros0 Para esta seleccin o deter*inacin consideraron la :uncin del robot@ la
capacidad de carga@ los grado de libertad@ la utilizacin del o co*ponente =a eistente
= la esttica del *is*o0 Ade*a se le asignaron puntuaciones correspondiente a lao
valores co*prendido des , al -, @ relacionando la *a=or cantidad con las variable
Gue *as deter*ina el redise>o0 7e utiliza las *atrices *or:olgicas0 7e realizo las
*odi:icaciones Gue *s se adataba o enca8a con las variantes relevantes = criterios de
dise>o
'a variante seleccionada se presenta la tabla lll con su respectiva puntuacin0
El brazo presenta < grado de libertad
7u capacidad de carga *i*a es de de - Ng0
Utilizar *otores paso a paso
Utilizacin de potenci*etro
Utilizacin del siste*a de trans*isin por correa sincronizada
Presentacin0
#riterio de dise>o
Rigidez
Ba8a densidad
actibilidadActividad -/ e*plear todos los recursos de inventiva = creatividad para el desarrollo
de alternativa0
34
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
35/74
Recursos necesarios/ acceso a internet para un estudio detallado de los antecedentes =
traba8os realizados relacionados a :abricaciones de brazos robticos@ ade*s de
docu*entacin pertinente para generar nuevas propuestas a cerca de la serie de
alternativas Gue se deben presentar en vista de las :allas previa*ente detectadas0
Proceso para realizar la actividad/ debido a Gue =a se cuenta con un diagnstico
pertinente = detallado del siste*a@ = se Han evaluado una serie de alternativas de
solucin@ se procede a e8ecutar *ecanis*os de inventiva = creatividad Gue
repercutirn de *anera :unda*ental en la esttica = opti*izacin del brazo robtico@
alternando de *anera coHerente a cerca de *edidas = posiciones de posibles dentrodel rango de variabilidad Gue nos o:rece el siste*a atreves de reGuisitos tcnicos de
regularizan de :or*a para*trica el plan de accin = e8ecucin de los procedi*ientos
estudiados = propuestos0
$bstculos presentados/ el tie*po es el principal obstculo debido a Gue a pesar de
generar una serie de alternativas deben ser e8ecutadas lo *s rpido posible@ lo cual
li*ita ciertas actividades Gue reGuieren de un traba8o *ucHo *s detallado0
Potencialidades de los resultados/ para *e8orar la esttica del brazo se considera una
estructura de acr9lico@ co*o alternativa@ ade*s de una pinza *ecnica *ovida por
un engrana8e loco *otriz@ entre otras series de alternativas Gue se generan en el *arco
de lo reGuerido0
El dise>o se va a desenvolver en un entorno caracterizado por par*etros@ Gue
depende del *edio donde va a :uncionar = su destino de servicio0 En un dise>o no
sie*pre se puede alcanzar el -,, Z de estos par*etros@ por consecuencia Gue *u=
poco se puede coincidir en la obtencin = :acilidad de los procesos de :abricacin@ de
los *ateriales a utilizar@ las di*ensiones@ el *ercado@ el tie*po de la e8ecucin entre
otros@ reGuerido para cu*plir con la eigencia eacta0
35
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
36/74
'a situacin *encionada Hace Gue vari el grado de alcance de los par*etros en el
dise>o@ pero eiste par*etro Gue si presentan una variacin alta@ el dise>o puede no
cu*plir con los ob8etivos deseados0 'os par*etros Gue cu*plen con esta de:inicin
son de variantes relevantes@ =a Gue si var9a estos par*etros el dise>o su:rir ca*bios
i*portantes para sus :unciones = reaccin al a*biente Gue lo rodea0
En el pro=ecto las variantes relevantes Gue se to*aron en consideracin :ueron las
Gue se eligieron por *edio de un acuerdo del grupo *ultidisciplinario del laboratorio
de robtica0 Para esta seleccin se consideraron los siguientes par*etros/ :uncindel robot@ la capacidad de carga@ los grados de libertad@ la utilizacin delos
co*ponentes =a eistente = la esttica del *is*o0 Ade*s se le asignaron
puntuaciones correspondiente a los valores co*prendido desde , al -,@ relacionando
la *a=or cantidad con las variantes Gue *s deter*ina el redise>o0 'as variantes
seleccionadas se presentanen la tabla - con su respectiva puntuacin0
.0-0+0( #riterio de dise>o0
'os criterios de dise>o considerado por los autores co*o :unda*entales para alcanzar
un dise>o pti*o Gue cu*pla con las eigencias *ecnicas@ se presenta en la tabla +@
aco*pa>ado de ponderacin relacionada con el grado de intervencin :avorable con
la :uncin del robot0
T"$," 3.1 Variables relevantes del redise>o con sus respectivas ponderaciones0
Variantes !escripcin Puntuacin
36
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
37/74
V- #apacidad de *i*a de - Ng0 -,
V+ Econ*ico 1
V.Recicla8e del *aterial o pieza del
prototipo anterior1
V2 :cil *anteni*iento o@ sin e*bargo se considera
ad*isible el au*ento de densidad entre una propuesta = otra@ = ade*s de eso se
to*a en cuenta Gue la *is*a proporciona una *e8or esttica Dsegn los criterios
planteados@ por lo tanto se considera una propuesta pti*a 0
Fig. 3.' Propuesta . del *ecanis*o de brazo = antes brazo
41
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
42/74
.0+0+0(Base de soporte de los *otores correspondiente al co*ponente de transicin de
potencia de la *u>eca0
Propuesta -/ #o*puesta de dos partes :abricadas de l*ina de acero@ la parte in:erior
es la base de la estructura doblada en :or*a de U@ = con soportes de dobles interno0
Dver :igura .020 'a parte superior es donde se acopla los *otores@ los co*ponentes de
reduccin de velocidad = la estructura base de los sensores Dpotenci*etros0 'as dos
partes de la estructura se encuentran unidas por *edio de soldadura@ igual*ente Gue
la estructura de soporte el *ecanis*o de reduccin de velocidad0 'os *otores = base
de soporte de los sensores se acoplan con tornillos0 Esta propuesta proporciona una*a=or rigidez = :acilita la *anu:actura en los proceso de :abricacin@ sin e*bargo
eiste un au*ento de densidad en el siste*a@ lo cual es per8udicial para alcanzar
condiciones pti*as = e:icientes en el dise>o :igura .030
Fig. 3.( Propuesta - de la base de soporte de los *otores correspondiente alco*ponente de transicin de potencia de la *u>eca0
Propuesta +/ Realizada con l*ina de alu*inio e igual*ente con las :or*a
geo*trica Gue la propuesta -@ pero la estructura Gue soporta el *ecanis*o de
42
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
43/74
reduccin de velocidad pertenece a el seg*ento superior @ con una etensin de
:or*a deter*inada doblada a -1,[ = unidad a esta con re*acHe0
Fig. 3.) Propuesta + de la base de soporte de los *otores correspondiente al co*ponente de Trans*isin de potencia de la *u>eca0
Propuesta ./ Elaborada de pletinas de alu*inio@ de las cuales@ dos son de doblado en
:or*a de # Gue Hace la :uncin de base = tres en direccin perpendicular con
dobles en :or*a de triangulo rectngulo0 'as tres lti*a pletina *encionada se le
acopla los *otores@ las estructuras Gue soportan el *ecanis*o de reduccin de
velocidades = los sensores con tornillos0 segn :igura .050
43
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
44/74
Fig. 3.* Propuesta . de la base de soporte de los *otores correspondiente al#o*ponente de trans*isin de potencia de la *u>eca0
.0+0.0( Estructura base del sensor de la *u>eca del robot0
Propuesta -/ 'a*ina de :or*a de ' Gue acopla el sensor en el lado *s longitudinal@con una polea dentada en el etre*o0 'a rueda es acoplada = colocado :rente de la
polea dentada del siste*a de reducen de velocidad obteniendo la variable :9sica de
control0
Fig. 3.1+ Propuesta- de la estructura base del sensor de la *u>eca del robot0
Propuesta +/ Esta propuesta abarca ta*bin al siste*a de reduccin de velocidad@ la
idea es Gue el e8e del siste*a este acoplado al e8e del sensor para obtener la se>al *s
directa0 Esta constituido de dos piezas@ la *is*a presenta un agu8ero en donde va
colocado un roda*iento = tiene una etensin con agu8erospara acoplase0 Estas
pieza de coloca paralela@ donde en el interior est el siste*a de la polea dentada = el
44
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
45/74
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
46/74
Fig. 3.12/ Propuesta . de la estructura base del sensor de la *u>eca del robot0
.0+020(Estructura de la base del prototipo
Propuesta -/ 'a*ina cuadrada de espesor aproi*ado de 4 ** de *aterial de acero =
acoplada al robot = la *esa con tornillo0
Fig. 3.13Propuesta - de la estructura de la base del prototipo
46
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
47/74
Fig. 3.1Ensa*ble total de la propuesta -0
Propuesta +/ Estructura de :or*a de cubo@ :abricada de pletina = cubierta con una
l*ina *etlica@ con un espacio interior a*plio para introducirlas tar8etas
electrnica de control0
Fig. 3.1&.Base cuadrada del brazo robtico
47
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
48/74
Fig. 3.1' Ensa*ble total de la segunda propuesta
./ Estructura de la :or*a de la plata:or*a del prototipo@ :abricada de pletina =
cubierta con una l*ina *etlica@ igual*ente Gue la propuesta anterior con un
interior adaptado para las tar8etas electrnicas de control0
Fig. 3.1( Estructura = Ensa*ble total de la propuesta . de la base
4
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
49/74
.0+040(Mecanis*o de acciona*iento de la pinza
Propuesta -/ Accionada con una tras*isin de polea = cables@ donde el *otor se
ubica en al lodo de los *otores del siste*a de tras*isin de la *u>eca@ las polea se
coloca en las articulaciones de brazo u antes brazo0 #uando se recoge el cable@ este en
un en el etre*a se articula con dos cable@ Gue acciona a las pinza para cerrar@ la
pinza se abre por *edio de dos resortes o *uelle0
Propuesta +/ Esta propuesta acciona la pinza por tres engrana8es@ los engrana8es se
coloca@ dos alos lado Gue son los Gue le tras*ite *ovi*iento a un *ecanis*o debarraGue son los Gue le dan el *ovi*iento :inal a la pinza@ el otro engrana8e es el
*otriz i*pulsado por un *otor ubicado enci*a del *is*o0
Propuesta ./ El *ovi*iento se accin lo tras*ite un *ecanis*o de *otor @engrana8e
= cre*allera ubicado en la *is*a pinza@ al girar el engrana8e la cre*allera se *over
lineal*ente accionando un *ecanis*o de barra Gue a su vez le proporciona el
*ovi*iento reGuerido al a pinza0
.0.0( 7eleccin de Propuesta0
El redise>o del brazo robtico es una co*binacin de di:erentes *odi:icaciones de
co*ponentes Gue presentaban un estado deteriorado = con :uncionabilidad
insu:iciente del prototipo anterior0 !e estos *ecanis*o = estructura@ algunos se le
deter*in la :or*a = *aterial@ otros se le :or*ularon propuestas para obtener
alternativa de seleccin0 #on la idea de :acilitar la visin de seleccionar esta
propuesta se le realiz un anlisis@ utilizando la *atriz *or:olgica@ las variables
deter*inantes = los criterios de dise>o =a establecido@ as9 co*o ta*bin se utiliz sus
respectivas ponderaciones con el :in a=udar con la evaluacin0
4;
-
7/21/2019 PSI III Fase III 2013 essssssssssssssssssssssssssssssssssssssss.docx
50/74
El anlisis consiste en evaluar las propuestas con la accin de co*binar las variantes
= criterios de dise>o en di:erentes cuadros para asignarle un valor co*prendido de D,
cero alas ponderacin es establecida de las variantes = los criterios@ to*ando encueta
el grado Gue las propuestas satis:aga a estos0 'a propuesta Gue *a=or puntuacin
obtenga ser la seleccionada = se incorpora con los *ecanis*os =a eistentes para
co*pletar la propuesta :inal0
.0.0-0(Mecanis*o de brazo = antes brazo
5(
T"$," 3.Matriz de decisionescriterio(propuesta0T"$," 3.3Matriz de decisionesvariantes(propuesta0
T"$," 3.& Valores totales de la propuesta
C:i
:i9
",9
:
P:968"
P1 P2 P3#- -, -, -, -,
#+ 1 1