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7/27/2019 Grupo 26 Informefinalproyectog
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EVALUACION FINAL
ROBOTICA
PRESENTADO POR:
TUTORA
SANDRA ISABEL VARGAS L
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIAS E INGENIERIAS
INGENIERIA ELECTRONICA
CARTAGENA
JUNIO DE 2013
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CONTENIDO
- ndice de imgenes y tablas...3
- Introduccin..4
- Objetivos5
- Investigacin.....6
- Conclusiones......18
- Referencias...19
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INDICE DE IMGENES Y TABLAS
Figura. 1. pieza
Figura. 2. configuracin cartesiana
Tabla .1. Servomotores
Figura.3. efector final cabezal laser
Figura. 4. medida de eslabones
Figura. 5. volumen de trabajo
Figura. 6 .pulsos de duracin
Figura.7. elementos de control
Figura. 8. cables de envo y retorno de datos estn juntos
Figura 9. Cable trenzado
Figura. 10. No mezclar cables de entrada y salida
Figura.11. Conexin del apantallamiento
Figura.12. software kuka
Figura 13 Modelo cinemtico directo
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INTRODUCCION
Principalmente debemos hacer referencia al origen de la palabra Robot, si bien
desde la antigedad se conocen ingenios mecnicos con formas ms o menoshumanas cuyo propsito fue proveer diversin en las cortes o llamar la atencin dela gente, estos ingenios carecen de importancia desde el punto de vistatecnolgico, precisamente por su destino.
El trmino Robot fue acuado por el escritor checoslovaco Karel Kapek, fallecidoen 1938, que adquiri fama mundial con su obra R.U.R en la que presenta alobrero moderno como un esclavo mecnico, es all donde justamente emplea lapalabra Robot, tomada del eslavo Robota, que significa trabajo.
En este trabajo es enfocarnos en un hecho real para automatizar un sistema de
corte por laser, para la realizacin de este trabajo se tomo todo lo estudiado en eltranscurso del curso usando herramientas que nos brindan un buen resultado noobstante hay que resaltar que se debe tener en cuenta muchos puntos y aspectosdel objetivo final para la realizacin de la estructuracin del robot a utilizar.
http://www.monografias.com/trabajos14/deficitsuperavit/deficitsuperavit.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/deficitsuperavit/deficitsuperavit.shtml7/27/2019 Grupo 26 Informefinalproyectog
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OBJETIVOS
Aplicar y desarrollar conocimientos y habilidades para la construccin de un
Robot de coordenadas cartesianas.
Encontrar la mejor manera para disear un robot segn su aplicacin deTrabajo.
Conocer el funcionamiento de los diferentes dispositivos que contiene lasDiferentes etapas, en la construccin de un robot industrial
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DESCRIPCIN DEL CASO
Dentro de sus procesos de fabricacin una empresa de fabricacin de motores de
potencia involucra frecuentemente el corte de piezas, en general dentro de la lneahay un paso que requiere cortar una pieza de las siguientes especificaciones (lasunidades estn dadas en cm)
Figura 1
Las medidas de la pieza pueden variar +-2% del valor presentado en el bosquejo,pero debe procurarse minimizar estas variaciones. Actualmente el trabajo se hacecon una mquina de corte obsoleta que presenta fallas y por tanto errores en lasmedidas de la pieza. Dicha empresa ha decidido cambiar el sistema a un sistemaautomatizado, por tanto se desea implementar el proyecto de construccin de unbrazo robtico que permita realizar el corte de la pieza mediante rayo laser.
En primera instancia se establece una asesora por parte de los estudiantes de laasignatura Robtica de la UNAD, para determinar la viabilidad del proyecto,
Ustedes como grupo de trabajo deben desarrollar las siguientes tareas:
A. Determinar y justificar la configuracin mecnica adecuada para el robot aconstruir, incluyendo el efector final.
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Una configuracin que se adecua bastante bien a lo que nos exige el trabajo arealizar es la Configuracin cartesiana:
Esta configuracin Posee tres movimientos lineales, es decir, tiene tres grados de
libertad, los cuales corresponden a los movimientos localizados en los ejes X, Y yZ, Los movimientos que realiza este robot entre un punto y otro son con base eninterpolaciones lineales. Interpolacin, en este caso, significa el tipo de trayectoriaque realiza el manipulador cuando se desplaza entre un punto y otro.
A la trayectoria realizada en lnea recta se le conoce como interpolacin lineal y ala trayectoria hecha de acuerdo con el tipo de movimientos que tienen susarticulaciones se le llama interpolacin por articulacin.
Figura 2
EFECTOR FINAL
Representa el cabezal de corte lser, generalmente utilizado para cortar metales yotros materiales similares. El haz lser se concentra para lograr que el material sederrita en muy poco tiempo sin contacto ni transporte de energa.
Figura 3
http://www.monografias.com/trabajos7/humus/humus.shtml#artihttp://www.monografias.com/trabajos7/humus/humus.shtml#arti7/27/2019 Grupo 26 Informefinalproyectog
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Durante el proceso de corte, la energa absorbida por el material en el rea defoco se convierte en calor, ocasionando un repentino aumento de la temperaturaen la pieza.
Los tipos de lser ms comunes utilizados en el corte industrial de diferentesMateriales son: Lser CO2 (donde el medio activo es un gas dixido de carbono). Lser Nd: YAG (donde el medio activo es un slido granate de itrio y aluminioDopado con neodimio).
B. Determinar y justificar las especificaciones de los actuadores requeridospara cada una de las articulaciones, adjuntar las hojas de datos de losmismos, y si es posible una cotizacin.
Los actuadores que usaramos en las articulaciones del robot serian de
Accionamiento elctrico.
En los (robots) se utilizan dos tipos principales de motores elctricos:
Motores pas a paso y servomotores de corriente directa.Los motores paso a paso se desplazan a un ngulo fijo por cada pulso y como elTamao del paso es fijo, puede obtenerse una posicin determinada enviando elNmero adecuado de pulsos al motor, Los sistemas de mayor tamao requierenuna mayor potencia y una mejor Medicin de la posicin y es aqu dondepredomina el motor de corriente directa.
Los actuadores elctricos son fciles de controlar.
Se obtienen fcilmente y son poco costosos.Tienen un funcionamiento silencioso.
Las relaciones potencia/ peso y par/peso son reducidas.
Tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posicin dentro de su rango deOperacin y mantenerse estable en esta posicin.
Servomotor Figura DescripcinServo linealXTB38
Movimiento Vertical
Servomotor linealIndustrial XTA 38
Movimiento Horizontal
Tabla 1
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C. Determinar las medidas de los eslabones, bosquejar el volumen de trabajoestimado y el robot segn la medida de la pieza.
Las medidas de los eslabones requeridos en el diseo del robot propuesto
abarcan las siguientes dimensiones
La columna vertical eje Z tendra una longitud de 50 cm ancho (15cm*15cm).El brazo abarcara una longitud lineal eje Y 130 cm y un ancho (15cm+15cm)teniendo en cuenta que estas dimensiones pueden variar y un desplazamiento enel eje X de 80 mximo
Figura 4
VOLUMEN DE TRABAJO
El volumen de trabajo es el espacio donde el robot podr manipular el efector finaly esto es debido a que el efector final define el espacio de trabajo, el volumen de
trabajo lo determinan las siguientes caractersticas fsicas de nuestro robot:
Las configuraciones fsicas del robot
Los tamaos de los componentes (cuerpo, brazo y efector)
Los limites de los movimientos del robot
El robot de configuracin cartesiana presenta un volumen de trabajo parecido a uncubo (normalmente este robot no tiene una rotacin de 360)
Figura 5
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D. A partir de los actuadores escogidos, determinar Cmo se enviarn lasseales de mando a los actuadores para realizar los movimientos de lasarticulaciones? Que elementos son necesarios para hacer esta tarea?
Las seales de mando para los actuadores sern a travs de los pulsos deentrada, la tensin de alimentacin est comprendida entre los 4 y 8 voltios, lanueva posicin depende de la duracin Del nivel alto de la seal cuadrada devoltaje (PWM) y la velocidad controlada con la frecuencia de la seal PWM.
Control de direccin y velocidad del servo.
Las seales se enviarn como pulsos de duracin definida que los actuadoresinterpretarn y que dan lugar a la rotacin relativa de los eslabones del robot. Loselementos necesarios sern:
Un sistema de control basado en un PC industrial y un PMAC (Controlador multiejes programable) y un medio de transmisin que en este caso se considera queLa seal controladora es un pulso de onda cuadrada de 1,5 milisegundos, cuandoel pulso permanece en ese ancho, el servo se ubicar en la posicin central de surecorrido. Si el ancho de pulso disminuye, el servo se mueve de maneraproporcional hacia la izquierda. Si el ancho de pulso aumenta, el servo gira haciael lado derecho. Pero si deseamos controlar la velocidad del actuador ya nomodificamos el ancho de pulso de la onda (PWM), si no que variamos lafrecuencia de la seal cuadrada, la cual es directamente proporcional con lavelocidad.
Figura 6
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E. Determinar los elementos que deben incluirse en el controlador del robot,esto se debe hacer a nivel general no se requieren planos electrnicos,mecnicos, neumticos o hidrulicos, basta con un listado de elementosbsico y un diagrama de bloques, lo ms importante es justificar de acuerdo
a la seleccin de actuadores.Elementos necesarios:
Memoria
Panel operador
Sector de comunicaciones
Entradas y salidas
Terminal de enseanza.
sistema de seguridad
El robot se controla con un ordenador (computadora), algunos sistemas poseen un
teclado y una pantalla opcional o un panel operador opcional que proporciona alUsuario un interface remoto con el controlador, el controlador tiene la capacidadde comunicarse con diversos dispositivos.
EL sistema de entrada y salida proporciona una interface entre el software y losdispositivos externos, a travs de las I/Os y los puertos de comunicacin serie. LosInterface remotos permiten al controlador enviar seales a un dispositivo remotopor medio de bus de datos.
Figura 7
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F. Determinar la forma en que el controlador del robot se comunicar con elsoftware de control instalado en un PC (el PC estar a 10 metros del robot,considere un ambiente contaminado de ruido electromagntico debido a lapresencia de motores de alta potencia en el rea de trabajo). Especificar y
justificar la seleccin. Este punto requiere investigar otras fuentesbibliogrficas adems de lo presentado en este curso.
La falta de rango, mala recepcin, el movimiento errtico y la respuesta lenta sonalgunos de los sntomas causados por la interferencia electromagntica.
La mejor forma de enfrentar el problema de la interferencia no es solucionar losproblemas causados por ella invirtiendo dinero y tiempo en medios necesariospara limitarla sino implementando medidas para evitarla:
Asegurarse que todos los rels y solenoides tengan un diodo de proteccin
fly-back contra chispas producidas por corrientes inductivas.Asegurarse que los cables de envo y retorno de datos estn juntos:
Figura 8Aunque para mejores resultados los cables deben trenzarse con el fin deque los flujos magnticos adyacentes se cancelen entre s.
Figura 9
No mezclar cables de entrada y salida de diferentes equipos al mismo nivel:
Figura 10
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Asegurarse que los equipos tenga polo a tierra.
Asegurarse que se utilizan cables con apantallamiento y que este seconecta a tierra adecuadamente.
Figura 11
G. Determinar el tipo o tipos de programacin que se incluirn en el robot,justificando la seleccin de acuerdo a los requerimientos del problema.Sugerir dos software que permitan dicha programacin, realice un cuadrocomparativo entre ellos.
Estructura basada en Windows (software KUKA)
Programacin orientada a objetos (Visual Basic)
SOFTWARE KUKA
Figura 12
El software KUKA es el sistema operativo y, por consiguiente, el corazn de launidad de control. Contiene todas las funciones bsicas necesarias para elfuncionamiento del sistema del robot, como por ejemplo, la planificacin de latrayectoria o la gestin E/S. Tambin integra funciones adicionales que le ofrecenun sinfn de posibilidades en materia de programacin de los robots.
El software se puede controlar cmodamente mediante el KUKA Control Panel.Permite el acceso a todas las funciones y los pasos de programacin, convisualizacin directa del robot y de la pieza, lo que permite comprobar deinmediato la programacin.
La estructura del software de sistema KUKA, basada en Windows, permite un
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manejo intuitivo. Adems puede ampliar sus funciones en cualquier momento,gracias a sus interfaces compatibles. De esta forma puede instalar fcilmentepaquetes de software adicionales que contengan instrucciones y configuracionespara aplicaciones especficas.
PROGRAMACIN ORIENTADA A OBJETOS
La POO es una evolucin de la programacin por procedimientos llamada tambin
estructurada. Se basaba en funciones y procedimientos y el cdigo que controlaba
el flujo de las llamadas a estos. En Visual Basic, sobre todo en versiones
anteriores se sigue programando mucho as. A veces por desconocimiento y otras
por "miedo" no se da el salto a la POO, aunque un programador con experiencia
en VB puede hacer magnficas aplicaciones sin utilizar la POO (y sin aprovecharse
de sus ventajas), y sobre todo, en un tiempo relativamente reducido.
Haciendo nfasis en las comparaciones entre programacin orientada a objetos;
parto nombrando las ventajas de ambas; y que as; poder tener en cuenta la parte
positiva de cada programacin
Cuadro comparativo de Software KUKA y programacin orientada objeto
Tabla 2
Software KUKA Programacin de orientacin aobjetos
Ventajas Desventajas Ventajas DesventajasEs una forma deescribirprogramacin deforma clara
se obtiene unnico bloque deprograma
Facilita elmantenimiento delsoftware
Complejidadpara adaptarse.
El programapuede ser fcil deentender
Agiliza el desarrollodel proceso
Mayor cantidadde cdigo(aunque a lalarga no, por lareutilizacin).
El costo del
mantenimiento espoco
Facilita la creacin
de programasvisuales
Mtodo:
Algoritmoasociado a unobjeto
Aumenta elrendimiento
Facilita el trabajo enequipo
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H. Determinar y justificar si es necesario incluir sistemas de seguridadadicionales debido al tipo d e proceso utilizado.
La seguridad en todo proceso industrial es prioridad El tema de seguridad y
prevencin de accidentes en los sistemas robotizados, suele tratarse de maneramarginal en casi todos los textos y dems fuentes de informacin que sobre robots
industriales existen. Sin embargo este es un aspecto crtico durante el desarrollo y
explotacin de una clula robotizada. Las consideraciones sobre la seguridad del
sistema robotizado cobran especial importancia fundamentalmente por dos
razones. En primer lugar, por el motivo intrnseco de que el robot, como se
considerara ms adelante, posee mayor ndice de riesgo a un accidente de otra
mquina de caractersticas similares. En segundo lugar, por un aspecto de
aceptacin social del robot dentro de la fbrica, aceptacin difcil por lo general
hoy en da.
La realidad, sin embargo, es que el nmero de accidentes ocasionados por los
robots industriales no es ni mucho menos alarmante, existiendo pocos datos al
respecto, siendo pocos los pases de cuentan con suficiente informacin al
respecto
Causas de accidentes
Los tipos de accidentes causados por robots industriales, adems de los
ocasionados por causas tradicionales (electrocucin al instalar o reparar el equipo,
quemaduras, etc.), son debidos a:
Colisin entre robots y hombre
Aplastamiento al quedar atrapado el hombre y algn elemento fijo
Proyeccin de de una pieza de material (metal fundido, corrosivo)
Transportada por el robot
Establecidos los tipos principales de accidentes, es preciso localizar cuales son las
causas que los origina. Los accidentes provocados por los robots industriales se
deben normalmente a:
Un mal funcionamiento del sistema de control (software, hardware,
sistemas de potencia).
Acceso indebido de personal a la zona de trabajo del robot.
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Errores humanos de los operarios en las etapas de mantenimiento,
programacin, etc.
Roturas de partes mecnicas por correccin o fatiga.
Liberacin de energa almacenada (elctrica, hidrulica, potencial, etc.).
Sobrecarga del robot (manejo de cargas excesivas).
Medio ambiente o herramienta peligrosa (lser, corte por chorro de agua,
etc.).
Medidas de seguridad
Es importante considerar que segn estudios realizados por el instituto de
Investigaciones de Seguridad en el Trabajo de Tokio, el 90% de los accidentes
ocurren durante las operaciones de mantenimiento, ajuste, programacin, etc.,
mientras que solo el 10% ocurre durante el funcionamiento normal de la lnea.
En este sentido, se ha desarrollado la normativa europea EN 775, adoptada enEspaa como norma UNE-EN 775 de titulo "Robot manipuladores. Seguridad",que adems de proporcionarle a los diseadores y fabricantes un marco de
trabajo que les ayude a producir maquinas seguras en su utilizacin, presenta una
estrategia de trabajo para el desarrollo y seleccin de medidas de seguridad. Esta
estrategia comprende las siguientes consideraciones:
Determinacin de los lmites del sistema
Identificacin y descripcin de todos aquellos peligros que pueda generar la
maquina durante la fase de trabajo.Definicin del riesgo que produzca el accidente.
Comprobar que las medidas de seguridad son adecuadas.
I. Finalmente la empresa solicita el modelo cinemtico directo del robotdiseado, con el fin de facilitar la tarea a los programadores que serncontratados.
Modelo cinemtico directo El modelo cinemtico directo es el problemageomtrico que calcular la posicin y orientacin del efector final del robot. Dados
una serie de ngulos entre las articulaciones, el problema cinemtica directocalcula la posicin y orientacin del marco de referencia del efector final conrespecto al marco de la base.
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Figura 13
Establecer para cada elemento del robot un sistema de coordenadas cartesianoortogonal (xi, yi, zi) donde i=1,2,, n (n=nmero de gdl).
Cada sistema de coordenadas corresponder a la articulacin i+1 y estar fijo enel elemento i.
Encontrar los parmetros D-H de cada una de las articulaciones.
Calcular las matrices AiCalcular la matriz Tn = 0A1 1A2... n-1An
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CONCLUSIONES
El trabajo grupal permite la interaccin y coordinacin con los demscompaeros, lo cual se busca como objetivo alcanzar los logros y a la
misma vez adquirir nuevos conocimientos.
La realizacin de un robot permite la interaccin de diferentes ramas comola electrnica, mecnica, comunicaciones, matemticas, fsica y diferentesprocedimientos aplicados.
A travs de los robots se dan beneficios en diferentes actividades delhombre, las principales son: montaje, soldadura, entornos peligrosos, salud,vigilancia y seguridad.
La robtica sintetiza algunos aspectos de las funciones que realiza e
hombre a travs del uso de mecanismos, sensores y procesadores.
Una ventaja de un robot frente a maquinas, es que capaz de modificar sutarea a realizar. Esto lo convierte en una solucin ideal para el mundocambiante y exigente de la industria.
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BIBLIOGRAFA
Brazo robtico. Extrado el 8 de junio de 2013 desdehttp://www.slideshare.net/elvisrichard/brazo-robtico-1775457#btnnext
Robtica industrial. Extrado el 8 de junio de 2013 desdehttp://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=9&ved=0cfyqfjai&url=http%3a%2f%2fwww.virtual.unal.edu.co%2fcursos%2fingenieria%2fmecatronica%2fdocs_curso%2fanexos%2ftutorialcnc%2fdocumentos%2fteoria%2frobotica%2520industrial.pdf&ei=zpdeuo-qbyjs8wsnuicadw&usg=afqjcnh6egkeibw9ji02bhngrmaybm6xza&sig2=enitxkibudyo
_4uojnp7sw&cad=rja
Manipulacin rpida de robot. Extrado el 8 de junio 2013 desdehttp://www.slideshare.net/cqje/manual-para-programar-brazo-robotico-industrial-nachi#btnprevious
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Ruido elctrico interferencia electromagntica, Ms que una tierra
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