Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Encuentra los documentos específicos para los exámenes de tu universidad
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Proyecto Implementacion de un Brazo Robot Proyecto Implementación de un Equipo de Sonido
Tipo: Tesis de Bachillerato
1 / 34
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Riobamba – Ecuador 2020
Pág. II ÍNDICE GENERAL................................................................................................................ii ÍNDICE DE TABLAS.............................................................................................................iv
1.1. Antecedentes La información investigada o relacionada al concepto del tema se pudo relacionar la siguiente información que se muestra a continuación: En la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, (en la ciudad de Sangolquí), en el año 2015, los autores Castro Martin, y Ana Pamela realizaron la tesis de grado con el tema “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MÁQUINA CNC PARA CORTE Y GRABADO EN MADERA UTILIZANDO LÁSER DE CO2”. Este trabajo dedica buena parte de su contenido, a abordar aquello que constituye “El hardware y software libre permite la personalización del sistema de control, a través del controlador que posee la maquinaria. Al ser implementado satisface en aplicaciones de corte y grabado de madera, disminuye los coeficientes de fricción y rodadura.” (Guamán D & Castro A, 2015) En la Universidad San Francisco de Quito, (en la ciudad de Quito), en el año 2014, los autores Miguel Bravo, y Freddy Alonzo, realizaron la tesis de grado con el tema “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y CONTROL DE UN BRAZO ROBÓTICO”. Este trabajo dedica buena parte de su contenido, a abordar aquello que constituye “La implementación de la plataforma Arduino, es una muy buena opción como sistema de control manual e inalámbrico, la cual logró unificar los códigos para así no causar ciertos problemas.” (Alonzo F & Bravo M, 2014) En la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, (en la ciudad de Latacunga), en el año 2018, el autor Corrales Delgado Jaime Eduardo realizó la tesis de grado con el tema “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE ROUTER CNC PORTÁTIL PARA EL MAQUINADO DE SUPERFICIES DE MADERA, MEDIANTE EL USO DE SOFTWARE LIBRE PARA EL LABORATORIO DE MECATRÓNICA”. Este trabajo dedica buena parte de su contenido, a abordar aquello que constituye “La utilización del software de control y el GRBL, trabaja de forma oportuna para obtener el código G de cualquier diseño, por ello se debe realizar ciertas correcciones de tratamiento de la imagen previo a la vectorización en mapa de bits.” (Corrales, J, 2018)
1.2.2. Beneficiarios indirectos Estudiantes de las diferentes carreras del Instituto, grupo o conglomerado de personas que desean realizar cursos en base al estudio de la robótica en el Instituto Superior Tecnológico “Carlos Cisneros”, y personal relacionado a la investigación y vinculación de la institución.
2. PLANTEMIENTO DEL PROBLEMA A nivel nacional e internacional en el ámbito industrial, e incluso académico, se cuenta con máquinas que poseen un sistema llamado control numérico computarizado CNC para llevar a cabo tareas repetitivas, propias de todo proceso de industrialización; recalcando la necesidad de la formación de los estudiantes en la manipulación de estos sistemas, es así que en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo de la ciudad de Riobamba y en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE a nivel nacional, cuenta con máquinas CNC que realizan trabajos de grabado en láser, por tal razón estas máquinas son manipuladas por mano profesional. En la actualidad el Instituto Superior Tecnológico “Carlos Cisneros”, en la carrera de Electrónica Industrial no cuenta con equipos suficientes en manejo robotizado, de modo que los estudiantes pierden la oportunidad de desarrollar su conocimiento práctico en robótica. El instituto requiere de material y equipo, que permita libertad en programación de hardware para ejecutar diferentes aplicaciones, además el mismo debe ser de bajo costo para su posible adquisición.
3.1. Objetivo general Manejar y comprender del sistema de programación y controlador para ejecutar movimientos de grabado en láser con el robot: “DOBOT VERSIÓN EDUCATIVA”, al utilizar dinámicas de movimientos simples por cada grado de libertad. 3.2. Objetivos específicos Entender y recabar información sobre proceso de grabado en láser, con la finalidad de comprender lo que involucra un correcto grabado al utilizar material bibliográfico así como audiovisual. Analizar la documentación e información del robot “DOBOT VERSIÓN EDUCATIVA”, con la finalidad de comprender y entender sus funciones para un correcto funcionamiento del kit del grabado en láser, al utilizar planos y manuales. Acondicionar el sistema eléctrico, electrónico del hardware para la puesta en funcionamiento del brazo robot para grabado en láser, el programa de edición y realizar ejemplos en diferentes materiales, detallar los pasos y acciones realizadas para un correcto funcionamiento. Elaborar un manual de guía de usuario para realizar los pasos para el proceso de grabado en láser, así como un manual para un mantenimiento correctivo de equipos y elementos utilizados en la impresión.
5.1. Brazo Robot El avance tecnológico avanza por lo cual las empresas tecnológicas traen a menudo distintos tipos de máquinas que faciliten el trabajo. El brazo robot hoy en día se emplea en grandes fábricas para sustituir y ampliar funciones que realizaría un brazo humano. Se trata de un brazo mecánico que se puede programar y sus funciones principales son parecidas a la de un brazo humano. Sus diferentes partes se unen y conectan para hacer sus movimientos de rotación y traslación. El peso que pueden soportar estas máquinas supera al de los brazos humanos, ya que es posible que levanten piezas de metal pesado. (Martínez E,
5.2. Componentes del Brazo Robot 5.2.1. Motores de pasos. Los motores de pasos son dispositivos electromecánicos en que una serie de impulsos eléctricos se convierte en desplazamientos angulares, son capaces de girar un grado a la vez con ayuda de un controlador. Este motor facilita la precisión y repetitividad en el posicionamiento. El kit del robot “DOBOT MAGICIAN VERSIÓN EDUCATIVA” utilizará motores paso a paso bipolares NEMA 17 como se muestra en la figura 3, posicionado en cada uno de los grados de libertad, por lo cual vienen equipado con reductor de engranajes de alta precisión, estos permite una calibración total al brazo robot. (Mecafenix I, 2017)
Fuente: (Mecafenix I, 2017)
El brazo DOBOT MAGICIAN VERSIÓN EDUCATIVA cuenta con un tubo láser que emite luz azul violeta de 405 nm y 500 mW en dentro de un dispensador de calor debajo de un ventilador, dispone también de un puntero láser como se nuestra en la figura. 2, obtiene una salida de mayor potencia y un grabado más amplio. El voltaje que opera es de 12 Vdc y es controlado por un módulo TTL de 0 Vdc a 5 Vdc en onda de pulsos PWM. (Dobot Magician,
Fuente: (Dobot Magician, 2019) 5.3. Procesos de Grabado en Láser 5.3.1. Grabado vectorial. Para el proceso del trazado en el material los archivos vectoriales como el SVG, el EPS, entre otros; componen de líneas y curvas que van sobre la superficie en forma secuencial, depende del diseño y de la forma como se establecen sus coordenadas. El grabado vectorial sobre
Para controlar los motores y el módulo láser se utilizará el software Dobot Studio como se muestra en la figura 10. Es un programa que se encarga de monitoreo de los actuadores que compone el brazo robot para un efectivo grabado en láser, los gráficos que se observan son ruedas análogas y valores textuales en la parte izquierda del monitor; y en la derecha se observa las opciones de impresión, en este caso es la opción de grabado en láser ya que se puede ajustar el PWM y subir la imagen deseada, para una mejor impresión se sube el GCode o el formato SVG. (Dobot Studio, 2016)
Fuente: (Dobot Studio, 2016) 5.4. Espacio de Trabajo para Grabado en Láser El espacio de trabajo de un brazo robot será el marco por el cual se movilizará en forma regular e irregular. La configuración regular para el grabado en láser es de coordenadas cartesianas, mientras que la configuración irregular está definida por coordenadas polares. Depende del margen a imprimir, su configuración será establecida por el margen establecido y el traslado del grabado, comúnmente se lo configura en coordenadas. (Corrales, J, 2018) 5.5. Utilización de los 3 Grados de Libertad para Grabado en Láser Los grados de libertad son los que permitirán realizar movimientos de las partes de un brazo robótico en el espacio tridimensional, el DOBOT MAGICIAN VERSIÓN EDUCATIVA posee de 4 grados de libertad. En el caso del sistema de grabado en láser los grados de
libertad que se utilizaran serán de 3, de esa manera se especificará el desplazamiento en el marco como se muestra en la figura 6. Para ello el eje X se desplaza en 180° del motor base a0 en forma semicircular y para el desplazamiento en el eje Y es entre -90° y 90° en forma vertical de los motores a1 y a2. La posición del brazo es por el centro del marco y la altura del módulo láser con respecto al marco normalmente es menos de 100 mm y procura el desvió de la misma. (Villa I, 2017) Figura 6 Desplazamiento en el marco Fuente: Autor Reascos Brayan, 2020 5.6. Validación del Modelo Cinemático Para validar el modelo cinemático de posición, bastará con obtener los ángulos de articulación θ 1 , θ 2 , θ 3 del modelo cinemático. Para ello se comprobará mediante por unos sensores o interruptores de final de carrera para cada eje PT P(x, y, z) y luego el monitor serial mostrará como resultado la misma posición P(x, y, z). La Plataforma de Validación Experimental (PVE) estará formada por los siguientes componentes: Brazo robótico DOBOT Magician Educational, posee tres grados de libertad. Los actuadores son 4 servomotores modelo NEMA 17. El primero con un torque máximo de 11 Kg.cm, el segundo y el tercero hasta 15 Kg.cm. Controlador integrado Dobot: dotado de un procesador de software libre y controlador de potencia para la manipulación de los motores y el módulo láser. Fuente de alimentación 5 Vdc a 2.5 Amp.
El programa Arduino o IDE como se muestra en la figura 8, consiste en traducir de líneas de código a tareas automatizadas que proporciona mediante la lectura de sensores y condiciones del entorno de programación para la interacción electrónica mediante unos actuadores. Arduino ofrecerá un entorno de programación abierta para realizar el proceso de grabado en láser dentro de un brazo robot que incluye las herramientas necesarias para compilar el programa y subir en el microcontrolador. Además el IDE nos ofrece un sistema de gestión de librerías y placas muy práctico. (Rojas, 2017) Figura 8 Estructura del Programa Arduino Fuente: (Rojas, 2017) 5.8.2. Programación por Python Un programa de Python es un fichero de texto que contiene expresiones y sentencias del lenguaje Python. Esas expresiones y sentencias se consiguen combinando los elementos básicos del lenguaje. El lenguaje Python está formado por elementos (tokens) de diferentes tipos: Palabras reservadas (keywords) Funciones integradas (built-in functions) Literales Operadores Delimitadores
Identificadores El programa Dobot incluirá programas de Python que se puedan ejecutan normalmente en un terminal USB mediante la traducción de códigos preestablecidos. Los programas serán ejecutados por el software de Python. Pero al instalar Python también se obtendrá un entorno interactivo que permitirá ejecutar instrucciones sueltas fuera del programa Dobot (Bartolomé,
Figura 9 Ejemplo del Programa Python Fuente: (Bartolomé, 2017) 5.8.3. Programación Por Bloques La programación por bloques implicará encastrar piezas pre diseñadas de forma tal que se genere una lista de pasos o acciones a seguir para solucionar un problema planteado o creado por el mismo usuario. Es una manera práctica y visual de programar en entornos gráficos. En materia de programación por bloques, Scratch es uno de los recursos más populares. Su entorno es similar al método de programación por bloques dentro del software de Dobot. Las producciones creadas podrán ser compartidas en su plataforma generando una red de comandos prácticos que logra hacerlo más entendible. (Claudia, 2018)
Fuente (Llamas, 2019) 5.9. Especificaciones del DOBOT MAGICIAN VERSIÓN EDUCATIVA 5.8.1. Especificaciones técnicas Las especificaciones técnicas del “DOBOT MAGIGIAN VERSIÓN EDUCATIVA”, se detallarán en la Tabla1. Tabla 1 Especificaciones técnicas del Dobot Magician versión educativa. Especificaciones Técnicas Número de ejes 4 Alcance máximo 320 mm Marco de posicionamiento 0.2 mm
Comunicación USB/WIFI/Bluetooth Controlador Controlador integrado Dobot Fuente de alimentación 100 Vac a 240 Vac Fuente de operación 12 Vdc a 7 Amp Potencia de consumo máximo 60 W Temperatura de trabajo De -10°C a 60°C Fuente: (RobotLAB, 2020) 5.8.2. Especificaciones físicas Las especificaciones físicas del “DOBOT MAGIGIAN VERSIÓN EDUCATIVA”, se detallarán en la Tabla 2.
Especificaciones Físicas Peso neto 3.4 kg Peso bruto (versión educativa) 8.0 kg Dimensión base (huella) 158 mm x 158 mm Materiales Aleación de aluminio 6061, plástico de ingeniería en ABS Controlador Controlador integrado Dobot
