ELECTRO BRAZO

KATHERINE YOJANA RODRIGUEZ MEDINA

BRAYAN ARLEY PENAGOS MESA

COLEGIO REINO DE HOLANDA

AREA TECNOLOGIA E INFORMATICA

ESPECIALIDAD TECNICAS DE DESARROLLO GRAFICO DE PROYECTOS

BOGOTA D.C

2014

ELECTRO BRAZO

KATHERINE YOJANA RODRIGUEZ MEDINA

BRAYAN ARLEY PENAGOS MESA

Trabajo de grado para optar el título de bachiller en la especialidad de técnicas de desarrollo grafico de proyectos

Asesores: Sandra Patricia Gaitán Mila Lic. Diseño Tecnológico.

Carlos Hernán Cortes Ingeniero Mecánico

COLEGIO REINO DE HOLANDA

AREA TECNOLOGIA E INFORMATICA

ESPECIALIDAD TECNICAS DE DESARROLLO GRAFICO DE PROYECTOS

BOGOTA D.C

2014

Nota de aceptación

_________________ _________________

_________________

_________________ Presidente del Jurado

_________________ Jurado

_________________ Jurado

Bogotá D.C 27/10/2014

AGRADECIMIENTOS

Primero que todo damos gracias a Dios por estar con nosotros en cada paso que damos, por fortalecer nuestros corazones e iluminar nuestras mentes y por ponernos en el camino a personas que nos han servido de ejemplo y ayuda sin las cuales nada de esto sería posible.

Agradecemos bastante a nuestros padres por el apoyo y esfuerzo que nos brindaron a lo largo de nuestra etapa escolar ya que ellos estuvieron en cada éxito y en cada fracaso, y han sido soporte y compañía a lo largo de este proceso de estudio.

Un agradecimiento especial a los profesores Sandra Gaitán y Calos Cortes por el apoyo y la colaboración que nos brindaron en este proceso, por ser nuestros guías y formarnos académica y moralmente.

CONTENIDO

AGRADECIMIENTOS .............................................................................................. 4

CONTENIDO ........................................................................................................... 5

LISTA DE TABLAS .................................................................................................. 7

TABLA DE IMÁGENES ............................................................................................ 8

GLOSARIO ............................................................................................................ 10

INTRODUCCION ................................................................................................... 11

JUSTIFICACION .................................................................................................... 12

1.DEFINICION DEL PROBLEMA .......................................................................... 13

2.OBJETIVO GENERAL ........................................................................................ 14

3.OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................... 15

4.EL BRAZO ELECTROMECANICO ..................................................................... 16

4.1 HISTORIA DE LA ROBOTICA ......................................................................... 16

4.2 GRADOS DE LIBERTAD DE UN ROBOT ....................................................... 17

4.3 TIPOS DE BRAZOS MECANICOS .................................................................. 18

4.4 APLICACIÓN ................................................................................................... 19

5. OBJETO DE ESTUDIO ...................................................................................... 19

5.1 UTILIDAD O FUNCION ................................................................................... 20

5.2 DESCRIPCION ANATOMICA .......................................................................... 20

5.3 MATERIALES .................................................................................................. 21

5.4 DESCRIPCION FUNCIONAL .......................................................................... 21

5.5 DESCRIPCION TECNICA ............................................................................... 22

6. PROPUESTA DE TRABAJO: BRAZO ELECTROMECANICO .......................... 22

6.1 DESCRIPCION FUNCIONAL .......................................................................... 23

6.2 DISEÑO DEFINITIVO ...................................................................................... 23

6.3 POBLACION .................................................................................................... 24

6.4 DESCRIPCION ANATOMICA .......................................................................... 24

6.4.1 Forma y medidas. ......................................................................................... 26

6.4.2 Características. ............................................................................................. 26

6.5 DESCRIPCION DEL PROCESO DE FUNCIONAMIENTO ............................. 26

6.6 DESCRIPCION TECNICA ................................................................................ 27

6.6.1 Materiales ..................................................................................................... 27

6.6.2 Herramientas ................................................................................................. 33

6.6.3 Mecanismos .................................................................................................. 36

6.6.3.1 Sistema de rueda de fricción ...................................................................... 36

6.6.3.2 Sistema de torno. ....................................................................................... 36

6.7 DESCRIPCION DEL PROCESO DE ELABORACION ..................................... 37

CONCLUSIONES .................................................................................................. 46

WEB-GRAFIA ........................................................................................................ 47

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Partes. ...................................................................................................... 21

Tabla 2. Partes diseño definitivo. ........................................................................... 25

TABLA DE IMÁGENES

Ilustración 1. Grados de libertad. ........................................................................... 17

Ilustración 2. Brazo robótico................................................................................... 19

Ilustración 3. Brazo robótico- partes. ..................................................................... 20

Ilustración 4. Diseño previo. ................................................................................... 22

Ilustración 5. Diseño definitivo. .............................................................................. 23

Ilustración 6. Diseño definitivo – Partes. ................................................................ 24

Ilustración 7. Madera MDF. .................................................................................... 27

Ilustración 8. Motor DC. ......................................................................................... 28

Ilustración 9. Cable de cinta. .................................................................................. 28

Ilustración 10. Adaptador de 9 V. ........................................................................... 29

Ilustración 11. Tornillo autoroscante. ..................................................................... 29

Ilustración 12. Interruptor de codillo. ...................................................................... 30

Ilustración 13. Interruptor de corredera. ................................................................. 30

Ilustración 14. Resistencia. .................................................................................... 31

Ilustración 15. Bombillos LED. ............................................................................... 31

Ilustración 16. Circuito impreso. ............................................................................. 32

Ilustración 17. Lijas para madera. .......................................................................... 32

Ilustración 18. Sierra caladora. .............................................................................. 33

Ilustración 19. Sierra Circular. ................................................................................ 33

Ilustración 20. Taladro. .......................................................................................... 34

Ilustración 21. Taladro de árbol. ............................................................................. 34

Ilustración 22. Lijadora. .......................................................................................... 35

Ilustración 23. Destornillador.................................................................................. 35

Ilustración 24. Sistema de rueda de fricción. ......................................................... 36

Ilustración 25. Sistema de Torno. .......................................................................... 37

Ilustración 26. Marcación de piezas. ...................................................................... 37

Ilustración 27. Corte de las piezas. ........................................................................ 38

Ilustración 28. Corte de las piezas. ........................................................................ 38

Ilustración 29. Corte de las piezas. ........................................................................ 39

Ilustración 30. Perforación del material. ................................................................. 39

Ilustración 31. Perforación del material. ................................................................. 40

Ilustración 32. Afinación de piezas. ........................................................................ 40

Ilustración 33. Unión de las piezas. ....................................................................... 41

Ilustración 34. Unión de las piezas. ....................................................................... 41

Ilustración 35. Pintar. ............................................................................................. 42

Ilustración 36. Pintar. ............................................................................................. 42

Ilustración 37. Ensamble. ....................................................................................... 43

Ilustración 38. Ensamble. ....................................................................................... 43

Ilustración 39. Ensamble. ....................................................................................... 44

Ilustración 40. Instalación. ..................................................................................... 44

Ilustración 41. Instalación 2. .................................................................................. 45

Ilustración 42. Instalación 2. .................................................................................. 45

GLOSARIO

Articulaciones: Enlace o unión entre dos partes de una máquina que permite y ordena su movimiento.

Cartesiano: Cualquier magnitud expresada en coordenadas cartesianas.

Dinamismo: Energía activa, vitalidad que estimula los cambios o el desarrollo.

Disminuir: Hacer menor la extensión, la cantidad o la intensidad de alguna cosa.

Domésticos: De la casa o el hogar o relativo a ellos.

Electromecánica: La electromecánica es la combinación de las ciencias del electromagnetismo de la ingeniería eléctrica y la ciencia de la mecánica. La Ingeniería electromecánica es la disciplina académica que la aborda.

Fundición: Aleación de hierro y carbono, del que tiene más del 2%, con la que se realizan moldes para fabricar piezas

Guiñada: Aproximar rápidamente los párpados de uno o los dos ojos, voluntaria o involuntariamente.

Interacción: Acción que se ejerce recíprocamente

Rotación: Movimiento de un cuerpo que da vueltas especialmente alrededor de su eje.

Prismáticas: Instrumento óptico formado por dos cilindros en cuyo interior se sitúan las lentes que permiten ver ampliados objetos lejanos.

Tentativa: Acción con que se intenta, prueba o tantea una cosa.

Tipología: Estudio o clasificación de tipos que se realiza en cualquier disciplina.

Topes: Parte saliente de una cosa que suele estar situada en un extremo y sirve para protegerla de los golpes.

Unimate: fue el primer robot industrial,1 se instaló en una cadena de montaje de General Motors en la Inland Fisher Guide Plant en Ewing (Nueva Jersey), en el año 1961.

.

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INTRODUCCION

El presente proyecto trata sobre un dispositivo o artefacto electromecánico que se puede definir como un dispositivo que combina partes eléctricas y mecánicas para su funcionamiento, dentro de estas partes podemos encontrar elementos como los motores eléctricos y los dispositivos mecánicos movidos por estos, en nuestro caso este dispositivo es un brazo electromecánico que se mueve gracias a un sistema de motores eléctricos e interruptores.

Este tipo de brazos se caracteriza porque sus partes son interconectadas a través de articulaciones que permiten un movimiento rotacional, (tales como los de un robot articulado) y cada uno de estos eslabones que tiene un movimiento independiente se conoce como grado de libertad, en este caso se trata de un manipulador con tres grados de libertad.

Para analizar esta problemática es necesario mencionar que este tipo de manipuladores se utiliza para realizar labores difíciles o repetitivas para las personas, el problema se da al no tener facilidad en el manejo de sustancias u objetos nocivos para la salud, nosotros queremos darle en parte solución a este problema con nuestro proyecto. Más adelante daremos más información del brazo electromecánico y su funcionamiento para la solución a estos problemas.

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JUSTIFICACION

Realizamos este proyecto con el fin de convertirlo en un objeto de gran utilidad en las situaciones de la vida cotidiana ya que hay objetos que no pueden ser manipulados con facilidad por las manos humanas y el brazo electromecánico es una buena alternativa para poder hacerlo sin correr algún riesgo.

El uso de un artefacto de este tipo también puede ser de uso didáctico por su fácil manejo y ya que su mecanismo es visible para adquirir conocimientos respecto a la robótica, operadores mecánicos y circuitos eléctricos básicos, entre otros.

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1. DEFINICION DEL PROBLEMA

¿Cómo elaborar un artefacto o dispositivo, el cual tenga como utilidad manipular y transportar objetos de un tamaño pequeño y con el cual se puedan implementar nuevos conocimientos acerca de la robótica, operadores mecánicos y circuitos eléctricos básicos, entre otros en diferentes ámbitos de la enseñanza?

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2. OBJETIVO GENERAL

Construir un brazo electromecánico que sea de gran utilidad al manipular objetos pequeños con lo cual se facilite ilustrar su funcionamiento y los mecanismos utilizados en este y con esto lograr un rápido aprendizaje respecto a la robótica, los operadores mecánicos y los circuitos eléctricos.

La manipulación del brazo debe ser sencilla, para que cualquier persona sin conocimientos previos de su manejo pueda hacer uso de este. Debe ser construido de manera sencilla, utilizando materiales de fácil acceso y económicos. Construirlo de tal manera que su funcionamiento sea óptimo y bueno. Construir el brazo electromecánico con materiales que se puedan manipular fácilmente en el taller de tecnología.

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3. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Elaborar los planos de mesa y digitales correspondientes.

Imprimir las piezas del artefacto.

Cortar las piezas

Realizar acabado y retoque de las piezas.

Realizar ensamble del artefacto

Instalar toda la parte mecánica y eléctrica.

Hacer ajuste y puesta a punto del artefacto.

Imprimir los planos digitales.

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4. EL BRAZO ELECTROMECANICO

Un brazo robótico es un tipo de brazo mecánico, normalmente programable, con funciones parecidas a las de un brazo humano; este puede ser la suma total del mecanismo o puede ser parte de un robot más complejo. Las partes de estos manipuladores o brazos son interconectadas a través de articulaciones que permiten, tanto un movimiento rotacional, como un movimiento transnacional o desplazamiento lineal.

4.1 HISTORIA DE LA ROBOTICA

EI gran dinamismo que los avances en robótica y disciplinas afines tienen en nuestros días origina que el concepto de robot deba ser revisado y ampliado con frecuencia. La relectura de los primeros textos literarios de ciencia ficción que tratan el tema de la robótica, presentan casas robotizadas, automóviles robots o robots dotados de una alta capacidad de interacción con los humanos. Todos ellos han dejado de ser hoy en día quimeras de la ciencia-ficción para ser realidades tecnológicas que entran dentro de la disciplina de la robótica.

Es, por ello, complicado acotar lo que debe ser entendido por un robot y, consecuentemente, definir este término con la suficiente generalidad como para cubrir el amplio campo de dispositivos que como tal son, hoy en día, reconocidos. En este sentido, puede resultar valido el revisar las definiciones, no estrictamente técnicas, contenidas en enciclopedias, antes de dar una definición de robot.

Enciclopedia Británica: “Maquina operada automáticamente que sustituye el esfuerzo de los humanos, aunque no tiene por qué tener apariencia humana o desarrollar sus actividades a la manara de los humanos.”

Diccionario MerrianWebster: “Máquina que se asemeja a los humanos y desarrolla como ellos tareas complejas como andar o hablar. Un dispositivo que desarrolla de manera automática tareas complicadas, a menudo de manera repetitiva. Un mecanismo guiado por control automático.”

Diccionario de la Real Academia Española: “Maquina o ingenio electrónico programable, capaz de manipular objetos y realizar operaciones reservadas sólo a las personas.”

En el estado tecnológico actual de la robótica, incluso estas definiciones generalistas resultan insuficientes para abarcar el conjunto de sistemas que son entendidos hoy en día por robot.

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Por este motivo en la actualidad es frecuente añadir un adjetivo al término robot, que permita acotar con mayor detalle sus características o campos de aplicación. A modo de ejemplo se podrían citar los robots manipuladores, robots humanoides, robots domésticos, robots aéreos y submarinos, robots caminantes, tele robots ,etc.

Pero no siempre ha existido esta gran variedad de sistemas robóticos. Hasta finales de años ochenta, y dejando de lado la ciencia ficción, los únicos robots reales, fuera del entorno de laboratorio, eran aquellos dedicados a la manufactura de productos en talleres y líneas de fabricación. Estos robots, instalados en la industria manufacturera, están hoy en día firmemente asentados, con una tecnología bien desarrollada y un amplio mercado de fabricantes. EI trabajo que este tipo de robot realiza es básicamente el de manipular piezas o herramientas en entono industrial, por lo que se le denomina robot manipulador industrial. Sobre él ha sido posible establecer una precisa definición y clasificación según diferentes criterios, como se verá más adelante.

Sobre el resto de la tipología de robots existentes hoy en día, no se dan aun las condiciones para establecer estas definiciones y clasificaciones de manera estable, si bien de manera tentativa, pueden encontrarse algunas propuestas.

4.2 GRADOS DE LIBERTAD DE UN ROBOT

Cuando hablamos de grados de libertad se refiere al movimiento de un espacio tridimensional, es decir, la capacidad de moverse hacia delante/atrás, arriba/abajo, izquierda/derecha (traslación en tres ejes perpendiculares), combinados con la rotación sobre tres ejes perpendiculares (Guiñada, Cabeceo, Alabeo). El movimiento a lo largo de cada uno de los ejes es independiente de los otros, y cada uno es independiente de la rotación sobre cualquiera de los ejes, el movimiento de hecho tiene seis grados de libertad.

Ilustración 1. Grados de libertad.

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Los brazos de un Robot, a menudo son categorizados por sus grados de libertad (por lo general más de seis grados de libertad). Este número generalmente se refiere al número de un solo eje de rotación de las articulaciones en el brazo, donde un mayor número indica una mayor flexibilidad en posicionar una herramienta. Esta es una métrica muy práctica, en contraste a la definición abstracta de los grados de libertad, que mide la capacidad global de posicionamiento de un sistema.

4.3 TIPOS DE BRAZOS MECANICOS

Robot cartesiano: Usado para trabajos de “pick and place” (tomar y colocar), aplicación de impermeabilizantes, operaciones de ensamblado, manipulación de máquinas herramientas y soldadura por arco. Es un robot cuyo brazo tiene tres articulaciones prismáticas, cuyos ejes son coincidentes con los ejes cartesianos.

Robot cilíndrico: Usado para operaciones de ensamblaje, manipulación de máquinas herramientas, soldadura por punto, y manipulación en máquinas de fundición a presión. Es un robot cuyos ejes forman un sistema de coordenadas cilíndricas.

Robot esférico / Robot polar, tal como el Usados en la manipulación en máquinas herramientas, soldadura por punto, fundición a presión, máquinas de desbarbado, soldadura por gas y por arco. Es un robot cuyos ejes forman un sistema polar de coordenadas.

RoUnimate:bot SCARA: Usado para trabajos de “pick and place” (tomar y colocar), aplicación de impermeabilizantes, operaciones de ensamblado y manipulación de máquinas herramientas. Es un robot que tiene dos articulaciones rotatorias paralelas para proporcionar elasticidad en un plano.

Robot articulado: Usado para operaciones de ensamblaje, fundición a presión, máquinas de desbarbado, soldadura a gas, soldadura por arco, y pintado en spray. Es un robot cuyo brazo tiene como mínimo tres articulaciones rotatorias.

Robot paralelo: Uno de los usos es la plataforma móvil que manipula las cabinas de los simuladores de vuelo. Es un robot cuyos brazos tienen articulaciones prismáticas o rotatorias concurrentes.

Robot Antropomórfico: Similar a la mano robótica de LukeSkywalker que se le coloca al final de TheEmpire Strikes Back. Se le da forma para que pueda sustituir a una mano humana, p.e. con dedos independientes incluido el pulgar.

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4.4 APLICACIÓN

Los brazos eléctricos dependiendo su tamaño tienden a estar en la construcción de objetos pesados o de químicos riesgosos ya que estos tienen mayor capacidad fuerza, equilibrio, precisión, entre otras mejoras que superan al hombre por estas razones las grandes industrias utilizan estos brazos para tener mayor eficacia y terminación en sus productos , por otro lado los laboratorios químicos utilizan este objeto para manipular ingredientes tóxicos o ácidos perjudícales para la salud de los humanos y así disminuir riesgos.

5 OBJETO DE ESTUDIO

Ilustración 2. Brazo robótico.

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5.1 UTILIDAD O FUNCION

Este dispositivo se utiliza en su mayoría para realizar acciones repetitivas, se puede utilizar, por ejemplo, en empresas que fabrican automóviles, para tareas específicas como: soldar, pintar, ajustar, taladrar, etc; o en cualquier otra empresa que necesite este tipo de acciones.

5.2 DESCRIPCION ANATOMICA

Ilustración 3. Brazo robótico- partes.

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No Descripción Cantidad

1 Antebrazo 2

2 Brazo 2

3 Cuerpo 2

4 Tarjeta de control 1

5 Base 1

6 Motores 5

7 Barras de la pinza 2

8 Dedos 2

9 Tornillos 50

10 Separadores 12

11 Cables 1

12 Topes 6

Tabla 1. Partes.

5.3 MATERIALES

Cada una de las piezas de este brazo está elaborada con:

Acrílico amarillo y negro.

Cables.

Tornillos.

Motores.

Topes.

Una tarjeta madre.

5.4 DESCRIPCION FUNCIONAL

Brazo robot de 5 ejes que añade el movimiento de rotación de la muñeca. Esta versión XX utiliza un micro servo en la pinza para proporcionar la apertura de la misma, consiguiendo movimientos más precisos y naturales.

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5.5 DESCRIPCION TECNICA

Se puede elaborar con diversos materiales que sean livianos y de un delgado grosor para que su movimiento sea fácil y natural, con servomotores y motores DC y manipulado o controlado mediante una tarjeta madre. Tiene distintos grados de libertad que le permite moverse en varias direcciones.

6 PROPUESTA DE TRABAJO: BRAZO ELECTROMECANICO

Ilustración 4. Diseño previo.

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6.1 DESCRIPCION FUNCIONAL

Las partes de este brazo son interconectadas a través de poleas que permiten un movimiento rotacional y lineal los cuales permiten la manipulación de objetos pequeños. Tanto las poleas como las partes del brazo funcionan mediante unos motores dc. Cuenta con una tarjeta madre que permite encenderlo, apagarlo e invertir cada uno de los movimientos además funciona con una batería de 9V lo cual permite un tiempo más prolongado de su uso.

6.2 DISEÑO DEFINITIVO

Ilustración 5. Diseño definitivo.

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6.3 POBLACION

El manejo de este artefacto o dispositivo electromecánico se da para personas mayores de 9 años ya que su función es ayudar o facilitar el manejo de sustancias u objetos que no son manejables por las manos humanas. Puede ser utilizado en cualquier entorno y para cualquier actividad dentro de sus funciones y su limpieza y mantenimiento no presenta mayor complejidad. Gracias a su diseño y fabricación es fácil identificar su mecanismo y la manera en que funciona.

6.4 DESCRIPCION ANATOMICA

Ilustración 6. Diseño definitivo – Partes.

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N° DESCRIPCION CANTIDAD

1 Polea 1 2

2 Antebrazo 2

3 Separadores 1 2

4 Mordaza 2

5 Barras de la pinza 2

6 Dedos 2

7 Separador 2 1

8 Ejes 3

9 Brazo 2

10 Hombro 2

11 Polea 2 3

12 Apoyo motor de la base 1

13 Separador base 3

14 Polea 3 1

15 Base 1

16 Soporte motores de elevación 4

17 Separadores hombro 3

18 Polea 4 1

Tabla 2. Partes diseño definitivo.

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6.4.1 Forma y medidas.

La forma y las medidas del artefacto o dispositivo electromecánico a construir tienen unas características particulares en cada una de sus partes para que el funcionamiento de dicho artefacto sea óptimo y al momento de usarlo sea de un fácil manejo. También gracias a su tamaño se puede trasladar fácilmente de un lado a otro sin mayor dificultad.

6.4.2 Características.

Los tres grados de libertad que ofrece el electro brazo nos permite realizar diversos tipos de acciones y movimientos.

Está construido con un material adecuado para sus funciones el cual lo convertirá en un dispositivo fácil de usar y transportar

Su apariencia es agradable lo cual le da confianza al usuario a la hora de adquirirlo o usarlo.

Funciona con un adaptador ajustable lo cual permite su uso en cualquier lugar y para diversas acciones.

Cuenta con una tarjeta de control que le permite encender e invertir el giro de cada uno de los motores que mueven los eslabones y la pinza.

6.5 DESCRIPCION DEL PROCESO DE FUNCIONAMIENTO

El electro brazo es un artefacto que tiene tres grados de libertad y una pinza que nos permite agarrar objetos con distintas características. Posee cuatro motores de corriente directa, que por medio de un sistema de rueda de fricción y mecanismos de poleas y tornos transmiten el movimiento a los eslabones y la pinza. También cuenta con una tarjeta de control que le permiten encender e invertir el giro de cada uno de los motores que mueven los eslabones y la pinza.

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6.6 DESCRIPCION TECNICA

6.6.1 Materiales

Madera MDF

MDF significa madera de "fibra vulcanizada de densidad media” Es una madera compuesta de pedazos de fibra de madera aglomerados con pegamento, resina, presión y calor. La madera MDF es usada para hacer muchas unidades de almacenamiento así como pisos.

La madera MDF tiene una superficie suave. Las personas pueden pintar armarios o depósitos de MDF con pinturas al aceite o con base de agua. El tamaño común de la madera MDF tiene un grosor de 0.25 a 1.125 pulgadas (0,625 cm a 3,2 cm), 48 a 61 pulgadas (122 cm a 155 cm) de ancho y 73 a 121 pulgadas (185 a 310 cm) de largo.

Costo: $20.000

Ilustración 7. Madera MDF.

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Motor DC

El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético.

Costo: $10.000 c/u

Ilustración 8. Motor DC.

Cables de cinta

Un cable de cinta (también conocido como cable plano de múltiples hilos) es un cable con muchos hilos conductores que corre paralela a la otra en el mismo plano plana. Como resultado, el cable es ancho y plano. Su nombre proviene de su parecido con un pedazo de cinta.

Costo: $5.000

Ilustración 9. Cable de cinta.

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Adaptador ajustable

Los adaptadores de corriente alterna (CA) se utilizan normalmente con los dispositivos eléctricos que no contienen su propia fuente de alimentación interna. Los circuitos internos de una fuente de alimentación externa son muy similares en diseño al que se utiliza para la alimentación imbuido (built-in) o interna, pero existen varias ventajas de separar la fuente de alimentación del cuerpo principadel dispositivo electrónico.

Costo: $9.500

Ilustración 10. Adaptador de 9 V.

Tornillo autoroscante

Tornillo de fuste roscado que se emplea para unir láminas de metal u otros materiales, que no necesita de tuerca para su fijación. También llamado tornillo de chapa.

Costo: $ 3.500

Ilustración 11. Tornillo autoroscante.

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Interruptores de codillo y de corredera

Un interruptor eléctrico es en su acepción más básica un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno sus tipos y aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende una bombilla, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas, controlado por computadora.

Costo: $4.000

Ilustración 12. Interruptor de codillo.

Ilustración 13. Interruptor de corredera.

Resistencias

Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

31

Costo: $ 10.000

Ilustración 14. Resistencia.

Bombillos LED

Los ledes se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.

Ilustración 15. Bombillos LED.

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Circuito impreso.

En electrónica, un circuito impreso, tarjeta de circuito impreso o PCB (del inglés printedcircuitboard), es una superficie constituida por caminos o pistas de material conductor laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente - a través de los caminos conductores, y sostener mecánicamente - por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos. Los caminos son generalmente de cobre mientras que la base se fabrica de resinas de fibra de vidrio reforzada (la más conocida es la FR4), cerámica, plástico, teflón o polímeros como la baquelita.

Costo: $ 10.000

Ilustración 16. Circuito impreso.

Lijas para madera.

Se usa para quitar pequeños fragmentos de material de las superficies para dejar sus caras lisas, como en el caso del detallado de maderas, a modo de preparación para pintar o barnizar. También se emplea para pulir hasta eliminar ciertas capas de material o en algunos casos para obtener una textura áspera, como en los preparativos para encolado.

Costo: $1.500 c/u

Ilustración 17. Lijas para madera.

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6.6.2 Herramientas

Sierra caladora

La sierra caladora la utilizamos para cortar las partes circulares o los redondeos de cada una de las piezas ya que esta sierra nos permite un mejor manejo para este tipo de cortes.

Ilustración 18. Sierra caladora.

Sierra circular

La sierra circular es una máquina para aserrar longitudinal o transversalmente maderas, y también para seccionarlas. Dotada de un motor eléctrico que hace girar a gran velocidad una hoja circular. Empleando una hoja adecuada, una sierra circular portátil puede cortar cualquier cosa.

Ilustración 19. Sierra Circular.

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Taladro de mano y de árbol

El taladro es una máquina herramienta donde se mecanizan la mayoría de los agujeros que se hacen a las piezas en los talleres mecánicos. Destacan estas máquinas por la sencillez de su manejo.

Ilustración 20. Taladro.

Ilustración 21. Taladro de árbol.

Lijadora

Lijadora se denomina a aquel artefacto que permite, mediante el montaje de un papel o tela de lija, realizar el proceso de lijado de una superficie, preferentemente madera, aunque puede emplearse para bruñir o lijar diferentes materiales.

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Ilustración 22. Lijadora.

Destornillador

Un destornillador es una herramienta que se utiliza para apretar y aflojar tornillos y otros elementos de máquinas que requieren poca fuerza de apriete y que generalmente son de diámetro pequeño.

Ilustración 23. Destornillador.

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6.6.3 Mecanismos

6.6.3.1 Sistema de rueda de fricción

Este sistema de transmisión consiste en hacer resbalar dos o más ruedas que se tocan entre sí y montadas sobre ejes paralelos mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas. Para poder transmitir movimiento de un eje a otro será necesario que ambas ruedas estén en contacto, ejerciendo una cierta presión la una sobre la otra.

Generalmente este tipo de sistema solamente se usa cuando se pretenden transmitir pequeñas potencias, y que al estar en contacto una rueda con otra se produce, por resbalamiento, una pérdida de velocidad. Otro inconveniente del uso de estas ruedas es su continuo desgaste debido a que funcionan por rozamiento y por presión. Sus principales aplicaciones se encuentran en el campo de la electrónica y en el de la informática.

Ilustración 24. Sistema de rueda de fricción.

6.6.3.2 Sistema de torno.

Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa. Este mecanismo se emplea para la tracción o elevación de cargas por medio de una cuerda. Ejemplos de uso podrían ser:

Obtención de un movimiento lineal a partir de uno giratorio en: grúas (accionado por un motor eléctrico en vez de una manivela), barcos (para recoger las redes de pesca, izar o arriar velas, levar anclas...), pozos de agua (elevar el cubo desde el fondo), elevalunas de los automóviles...

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Obtención de un movimiento giratorio a partir de uno lineal en: peonzas (trompos), arranque de motores fuera-borda, accionamiento de juguetes sonoros para bebés...

Ilustración 25. Sistema de Torno.

6.7 DESCRIPCION DEL PROCESO DE ELABORACION

1. Medición y marcación de las piezas sobre la madera: Una vez diseñadas las piezas en el programa Solid Edge las imprimimos en papel adhesivo para una mayor precisión en cada una de las medidas y las pegamos en la madera.

Ilustración 26. Marcación de piezas.

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2. Corte de las piezas: Para el corte de las piezas hicimos uso de las siguientes maquinas: sierra caladora, sierra circular, taladro de árbol. Con la sierra caladora cortamos las partes circulares y los redondeos de las piezas, con la sierra circular cortamos las partes rectas para una mayor precisión y con el taladro de árbol hicimos el corte de las ruedas para formar las poleas.

Ilustración 27. Corte de las piezas.

Ilustración 28. Corte de las piezas.

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Ilustración 29. Corte de las piezas.

3. Perforación del material: La perforación del material fue necesaria para poder ensamblar las piezas con mayor facilidad, para esto utilizamos el taladro.

Ilustración 30. Perforación del material.

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Ilustración 31. Perforación del material.

4. Desbastar y afinar las piezas: Para este paso hicimos uso de la lijadora de mano para un mejor y rápido acabado.

Ilustración 32. Afinación de piezas.

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5. Unión de las piezas: Para la unión de las piezas utilizamos un pegamento

especial para madera. En este paso unimos los círculos cortados previamente

para formar las ruedas de fricción del electro-brazo.

Ilustración 33. Unión de las piezas.

Ilustración 34. Unión de las piezas.

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6. Pintar: Para la pintura y el acabado utilizamos vinilo de color negro que ayudo a tapar poros de la madera y a darle un mejor acabado, para esto fue necesario lijar la madera cada vez que se aplicaba una capa de pintura, luego añadimos color dorado a algunas partes de las piezas como decoración.

Ilustración 35. Pintar.

Ilustración 36. Pintar.

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7. Ensamble de las piezas de madera: ensamblamos las piezas de madera con ayuda de uno de nuestros asesores ya que necesitábamos una mayor precisión en cada unión para que el movimiento del brazo sea óptimo. Para esto hicimos uso de tornillos autoroscantes de varios tamaños, pegamento industrial y destornillador.

Ilustración 37. Ensamble.

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Ilustración 38. Ensamble.

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Ilustración 39. Ensamble.

8. Instalación de la parte mecánica: en este paso se procedió a hacer la instalación de los motores y del sistema de torno de manera que el eje del motor DC ejerza presión y fricción sobre la rueda de fricción, valga la redundancia, para que a su vez esta gire junto a su eje el cual mediante el sistema de torno convierte este movimiento giratorio en un movimiento lineal y así conseguir el movimiento de las articulaciones del brazo. Para este paso hicimos uso del destornillador, estaño, cauchos y tornillos.

Ilustración 40. Instalación.

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9. Instalación de la parte eléctrica: en este paso se hizo la instalación de la parte eléctrica soldando los cables de cinta a los 4 motores y a la tarjeta de control a la cual se le transmite energía mediante un adaptador ajustable para a su vez poder transmitir energía a los motores de tal manera que al manipular los interruptores de la tarjeta de control se permita la rotación del eje de los motores y así efectuar el sistema de rueda de fricción y el sistema de torno y darle movimiento al brazo. Para este paso fue necesario utilizar cables de cinta, el cautín y soldadura.

Ilustración 41. Instalación 2.

Ilustración 42. Instalación 2.

Luego de tener el ensamble listo con la parte eléctrica instalada se procede a hacer la puesta a punto para verificar el buen funcionamiento del brazo y corregir cualquier error en el ensamble.

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CONCLUSIONES

Se ha obtenido un brazo electromecánico cuyo desempeño, tanto desde el punto de vista mecánico como de control, es satisfactorio, cumpliendo así con el objetivo propuesto.

Se presentaron algunos problemas en el ensamble eléctrico con lo cual se tuvieron que hacer unos pequeños cambios. Tuvimos que cambiar los motores por unos de mayor velocidad ya que sus movimientos eran muy lentos y ajustar algunas piezas que no dejaban que el movimiento del brazo se diera.

En general no fueron muchos los cambios proporcionados al brazo y se logró el objetivo propuesto de una manera satisfactoria. La experiencia y los conocimientos adquiridos con el desarrollo de este prototipo permitieron realizar desarrollos mecánicos posteriores aún más eficientes.

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WEB-GRAFIA

Staff (Sandia National Labs) (2014).Wikipedia Enciclopedia Libre. Brazo Electromecánico; Tipos De Brazos Electromecánicos. http://es.wikipedia.org/wiki/Brazo_rob%C3%B3tico

VictorManuelle.2014.scibd.historiadelarobótica. http://es.scribd.com/doc/212765437/pfc-jesus-jabonero-final-pdf

FrankCañas.28junio2011.blogger.recuperadode:http://brazorobotico85337.blogspot.com/2011/06/proyecto-brazo-robotico-85337.html

Mike Lorenz. 28 jun 2014.wikipedia enciclopedia libre. Madera mdf. http://es.wikipedia.org/wiki/Tablero_de_fibra_de_densidad_media.

David (Singly fed electric machine). 21 sep 2014. Wikipedia. Enciclopedia libre. Motor dc. http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua

Albert.(Wikimedia Commons).11 mar 2013.wikipedia enciclopedia libre. Cables de cinta. http://es.wikipedia.org/wiki/Cable_cinta

John Thomson(Hold Everything). 9 mar 2013.wikipedia enciclopedia libre. Tornillo autorroscante. http://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_autorroscante

Alexis.3sep2014.wikipediaenciclopedialibre.interruptores.http://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor

MatwebPlata.29ago2014.wikipediaenciclopedialibre.resistencias.http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica

Fernando (El diodo LED).22sep2014.wikipedia enciclopedia libre. Bombillos

led. http://es.wikipedia.org/wiki/Led

Mitzner, Kraig.16 sep 2014.wikipedia enciclopedia libre. Circuito impreso.

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_impreso

Steren.12oct2014.sterensoluciones eléctricas. Broche para batería.

http://www.steren.com.mx/catalogo/prod.asp?p=467

Franklin.19ago2014.wikipedia enciclopedia libre. Láminas de lija.

http://es.wikipedia.org/wiki/Papel_de_lija

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