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  • PROYECTO FINAL

    ROBOTICA

    Trabajo presentado Por

    Alejandro Gmez

    Ral Quintero

    Diego Edison Gonzlez

    Jos Hernando Otlora

    Trabajo presentado A

    LIC. Sandra Isabel Vargas

    UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA- UNAD

    INGENIERA ELECTRNICA

    06 DE DICIMBRE DE 2013

  • CONTENIDO INTRODUCCIN ........................................................................................................................ 4

    OBJETIVOS ................................................................................................................................ 6

    DESCRIPCIN DEL CASO ....................................................................................................... 7

    A. Determinar y justificar la configuracin mecnica adecuada para el robot a

    construir, incluyendo el efector final .................................................................................... 8

    Generalidades ........................................................................................................................ 9

    Partes de la Mquina .......................................................................................................... 10

    Los Modelos y sus Caractersticas .................................................................................. 12

    Aplicacin de los datos al problema sugerido .............................................................. 14

    Ejemplo Industrial del Robot a disear ........................................................................... 15

    Elementos terminales o efectores finales. ..................................................................... 16

    B. Determinar y justificar las especificaciones de los actuadores requeridos

    para cada una de las articulaciones, adjuntar las hojas de datos de los mismos, y

    si es posible una cotizacin. ................................................................................................ 17

    Servos digitales ..................................................................................................................... 19

    C. Determinar las medidas de los eslabones, bosquejar el volumen de

    trabajo estimado y el robot segn la medida de la pieza ......................................... 22

    D. A partir de los actuadores escogidos, determinar Cmo se enviarn las

    seales de mando a los actuadores para realizar los movimientos de las

    articulaciones?Que elementos son necesarios para hacer esta tarea? ................ 23

    CARACTERSTICAS GENERALES Y FUNCIONAMIENTO DE LOS SERVOS: ......... 24

    Control de posicin ............................................................................................................ 26

    Utilizacin ............................................................................................................................... 27

    Sistema de control .............................................................................................................. 28

    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 elementos bsico y un

    diagrama de bloques, lo ms importante es justificar de acuerdo a la

    seleccin de actuadores. ....................................................................................................... 29

    CONTROLADOR DE SECUENCIA LIMITADA: ................................................................ 31

    CONTROLADOR PUNTO A PUNTO: ................................................................................ 31

    CONTROLADOR DE TRAYECTORIA CONTINUA .......................................................... 31

    F. Determinar la forma en que el controlador del robot se comunicar con el

    software de control instalado en un PC (el PC estar a 10 metros del robot,

  • considere un ambiente contaminado de ruido electromagntico debido a la

    presencia de motores de alta potencia en el rea de trabajo). Especificar y justificar

    la seleccin. Este punto requiere investigar otras fuentes bibliogrficas adems de

    lo presentado en este curso. ................................................................................................ 33

    Cableado Apantallado y Blindado - Inmunidad al Ruido, Conexin a Tierra y el

    Mito de la Antena ................................................................................................................. 33

    Introduccin e Historia del Blindaje ................................................................................ 33

    Transmisin Simtrica ....................................................................................................... 35

    Principios de la Interferencia de Ruido ........................................................................... 36

    Perturbadores de ruido diferencial: ............................................................................ 38

    Perturbadores de ruido ambiental: s. .......................................................................... 38

    de tierra ............................................................................................................................. 40

    Diseo de Pantallas y Blindajes ....................................................................................... 42

    Conexin a Tierra de Sistemas de Cableado ................................................................. 43

    Por qu Usar Cableado Apantallado y Completamente Blindado ............................. 45

    G. Determinar el tipo o tipos de programacin que se incluirn en el robot,

    justificando la seleccin de acuerdo a los requerimientos del problema. Realizar

    un anlisis comparativo entre el software Robocell y otro software existente en el

    mercado, que permitan realizar dicha programacin. Se dar un puntaje adicional a

    quien simule el funcionamiento del brazo en dicho software. ....................................... 46

    I. Finalmente la empresa solicita el modelo cinemtico directo del robot diseado,

    con el fin de facilitar la tarea a los programadores que sern contratados. ............... 51

    H. Determinar y justificar si es necesario incluir sistemas de seguridad adicionales

    debido al tipo de proceso utilizado. .................................................................................... 52

    Causas de accidentes ........................................................................................................ 53

    Medidas de seguridad ........................................................................................................ 54

    REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS. ...................................................................................... 56

  • INDICE DE FIGURAS

    Figura 1. Silla de madera para el ejercicio .............................................................. 7

    Figura 2 Grafica Robot de pintura ........................................................................... 8

    Figura 3. Cmara de pintura industrial .................................................................... 9

    Figura 4. Detalle de un elemento final de un robot de ........................................... 11

    Figura 5. Sistema de transporte en unidad de pintura industrial. .......................... 14

    Figura 6. Mueca con tres grados de libertad. ...................................................... 15

    Figura 7. Unidad de pintura de muebles ABB ....................................................... 15

    Figura 8. Detalle robot de pintura .......................................................................... 16

    Figura 9. Efectores finales para pintura industrial ................................................. 17

    Figura 10. Servomotor Modelo S3003 marca futaba ............................................. 20

    Figura 11. Servomotor Modelo S3005 marca futaba ............................................. 21

    Figura 12. Servomotor Modelo S90 marca futaba ................................................. 21

    Figura 13. Bosquejo del area de trabajo................................................................ 22

    Figura 14. Delimitacin rea de trabajo. ................................................................ 23

    Figura 15. Medidas del robot a disear. ............................................................... 23

    Figura 16. Controlador de posicin ....................................................................... 24

    Figura 17. Detalle cable blindado .......................................................................... 24

    Figura 18. Control de posicin de un servomotor .............................................. 26

    Figura 19. Control de tiempos de un servomotor .................................................. 27

    Figura 20. Tarjeta controladora ........................................................................... 28

    Figura 21.- Unidad de control de robots ................................................................ 30

    Figura 22. Sistemas de control. ............................................................................. 31

    Figura 23. Sistema lazo Cerrado ........................................................................... 33

    Figura 24. Cable Tipo 1 De Ibm ............................................................................ 34

    Figura 25. Fuentes De Ruido En Una Lan............................................................. 37

    Figura 26. Corrientes De Modo Comn ................................................................. 40

    Figura 27. Introduccin De Bucles De Tierra ......................................................... 41

    Figura 28. Construccin De F/Utp ......................................................................... 42

    Figura 29. Construccin De S/Futp ....................................................................... 43

    Figura 30. Simulacin del sistema de pintura en Simurob..................................... 51

    Figura 31. Modelo cinemtico ............................................................................... 52

    Figura 32. Modelo matemtico ............................................................................................ 52

  • INTRODUCCIN

    Llevando a cabo lo estudiado en el mdulo durante el semestre, hemos

    presenciado la utilidad y el desempeo que tienen los robots en las empresas,

    donde manejan estas mquinas hemos visto que. La robtica es un sinnimo de

    progreso y desarrollo tecnolgico. Los pases y las empresas que cuentan con una

    fuerte presencia de robots no solamente consiguen altos niveles de competitividad

    y productividad, sino tambin transmiten una imagen de modernidad. En los

    pases ms desarrollados, las inversiones en tecnologas robticas han crecido de

    forma significativa y muy por encima de otros sectores. No obstante, el

    conocimiento sobre robtica de la mayora de la sociedad es muy limitado.

    Algunas personas todava confunden un robot con una minipimer debido a que en

    la propaganda es anunciada como un robot de cocina.

    La robtica tiene como intencin final complementar o sustituir las funciones de los

    humanos en tareas tediosas o peligrosas, alcanzando, en algunos sectores,

    aplicaciones masivas. En el contexto industrial, donde se utilizan con notable xito

    desde hace varias dcadas.

    Por otro lado, hay que destacar que la robtica ofrece unos grandes beneficios

    sociales, resolviendo problemas cotidianos en todos los sectores y edades de la

    poblacin, mejorando la calidad de vida de los ciudadanos mediante la reduccin

    de las horas de trabajo y de los riesgos laborales. Tambin aporta beneficios

    econmicos aumentando la competitividad de las empresas, dinamizando la

    creacin de nuevas empresas y nuevos modelos de negocios y profesiones.

  • OBJETIVOS

    Como disear el diseo de un robot industrial que permita realizar el pintado de una pieza de madera fabricada en serie por una empresa exportadora de muebles

    Conocer el funcionamiento de los diferentes dispositivos que se utilizan en el proceso del pintado.

    Buscar la mejor manera de utilizar un robot que se pueda adaptar al pintado de madera sin desperdiciar pintura.

    Llevarse a cabo el trabajo sin daar ningn artculo de la empresa

  • DESCRIPCIN DEL CASO

    Dentro de sus procesos de fabricacin una empresa exportadora de muebles

    involucra el pintado de las piezas, en general dentro de la lnea hay un paso que

    requiere pintar una pieza de madera con las siguientes especificaciones (las

    medidas estn expresadas en cm)

    Figura 1. Silla de madera para el ejercicio

    Las medidas de la pieza pueden variar +-2% del valor presentado en el

    bosquejo, pero debe procurarse minimizar estas variaciones. Actualmente el

    trabajo se hace manualmente presentando defectos en el pintado y desperdicio

    de pintura. Dicha empresa ha decidido cambiar el sistema a un sistema

    automatizado, por tanto se desea implementar el proyecto de construccin

    de un brazo robtico que permita realizar el pintado de la pieza de forma

    automtica.

  • En primera instancia se establece una asesora por parte de los estudiantes de la

    asignatura 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 a construir, incluyendo el efector final

    Como fase inicial quiero tener un referente a nivel industrial de los equipos que se

    encuentran actualmente y por esto adiciono esta corta investigacin.

    Aunque parezca increble y muy a pesar de ser Colombia, un pas fabricante

    por tradicin de muebles y productos hechos con madera, el proceso de

    acabado y pintura se encuentra realmente en desventaja respecto a otros

    adelantados en pases ms desarrolladas tecnolgicamente hablando,

    situacin que se presenta entre otros aspectos por el atraso tecnolgico que

    padece esta industria nacional.

    Variadas son las posibilidades que hoy en da ofrecen las empresas

    fabricantes de maquinaria a los industriales para que mejoren sus procesos de

    acabado; existen, dentro del segmento de maquinaria para madera, diversos

    equipos que solucionan muchos de los problemas que se presentan en esta

    rea productiva.

    Figura 2 Grafica Robot de pintura

    Ejemplo de ello, son las mquinas rociadoras automticas tambin

    conocidas como robots de pintura a pistola cuya estructura, construccin y

    tecnologa, hacen posible cubrir varios pasos de la etapa de acabado con un

    solo equipo.

  • Generalidades

    Son mquinas automticas, de alta precisin, calidad y compactas, que

    requieren de muy poco espacio para su emplazamiento. Estn diseadas

    especficamente para la aplicacin de pintura en superficies planas con

    geometras y cantos, hecho por el que logran el recubrimiento de las piezas,

    por cinco de sus seis lados; y que adems permite no slo la personalizacin de

    la produccin, sino la flexibilizacin de los procesos de acuerdo a los

    requerimientos del mercado, gracias a su versatilidad.

    Como ventajas, este sistema de pulverizacin automtica como tambin se

    conoce a este tipo de maquinaria permite la homogenizacin de los productos

    terminados, ya que el operario puede parametrizar el tiempo, la calidad y la

    precisin de la aplicacin de pintura o tinte, por pieza.

    Adems de lo anterior, existe una caracterstica de gran importancia que lo hace

    especial frente a los que tradicionalmente utilizan la industria de mueble para el

    proceso en mencin, y es que con l se puede optimizar y cuantifica r l a cantidad

    de sustancia necesaria, aspecto que garantiza el ahorro de material entre un 20

    y 30 por ciento, y evita su desperdicio.

    Usualmente, alcanza velocidades de avance de 2.0 hasta 10.0 metros por

    minuto dependiendo del modelo y el nmero de pistolas, rango que permite

    mejorar los tiempos en aplicacin de pintura sin sacrificar la calidad del

    acabado. Es preciso aclarar que existen algunas referencias no muy

    comerciales cuya velocidad productiva es incluso, hasta de 16 metros por

    minuto.

    Sin embargo, la produccin de la mquina puede estar condicionada por

    parmetros como las caractersticas de del sustrato sobre el que se aplique la

    pintura es decir, poros cerrados o abiertos, la calidad requerida, la forma de la

    pieza y los movimientos de la pistola.

    Figura 3. Cmara de pintura industrial

  • Partes de la Mquina

    Es importante recalcar que debido a su forma constructiva, este equipo ofrece

    excelentes acabados, ya que el tinte llega a todas las geometras de la

    pieza, de igual forma, gracias a la baja altura de aplicacin del material, contribuye

    a mejorar la precisin de aplicacin.

    Aunque existan varios modelos y diferentes fabricantes, la gran mayora de

    mquinas rociadoras constan de las siguientes partes:

    Barrera de lectura: cuenta con un sistema de reconocimiento de las piezas capaz

    de detectar, por medio de una barrera con ojos fotoelctricos, el tamao y la forma

    de los productos una vez ingresan al rea de rociado. Los datos son enviados al

    control de la mquina que se encarga de accionar las pistolas e iniciar el ciclo

    de pintura, de acuerdo al programa establecido en el computador.

    Sistema de transporte: en la gran mayora de mquinas rociadoras, el

    transporte de las piezas se realiza por medio de cintas continuas o flejes

    anchos de acero cada uno espaciado del otro en aproximadamente 20

    milmetros y que logran un ancho total de 1600 milmetros, accionados por

    ruedas de gran dimetro, que pueden transportar piezas de diversos

    tamaos y calidades y que adems, poseen un cabezal desplazable para la

    recuperacin del producto trabajado.

    En otros equipos, el movimiento se realiza sobre papel con desenrollado

    continuo, cinta o banda transportadora; en realidad, el sistema de transporte

    vara de acuerdo los requerimientos de la pieza trabajada.

    Los flejes en acero tienen tambin la ventaja adicional de extraer y limpiar

    fcilmente los barnices, mediante un proceso simple y fcil en el que raspan los

    flejes con una cuchilla.

    Carro de limpieza: sistema de rodillos en fibra de carbono destinados a la

    extraccin y limpieza de todo el roco o partculas de pintura en el aire

    (overspray).

    Sistema de succin de partculas (overspray): para el manejo y limpieza

    del aire, este equipo cuenta con filtros secos, en su gran mayora de cartn, que

    atrapan hasta un 95 por ciento de los slidos.

    Dicho sistema evacua las neblinas formadas durante la aplicacin de la

    pintura, aplicando un principio simple de ventilacin sin turbulencias ni rebotes.

  • Brazo porta pistolas: son los brazos en los que estn ubicadas las pistolas de

    roco. Los modelos ms comunes integran cuatro brazos que permiten el

    montaje de hasta ocho pistolas; y otras de ocho brazos hasta 16 pistolas.

    Pueden ser de tipo neumtico para la aplicacin de tintura, o de tipo airmix

    para pintura base y acabado; adems, una sola mquina puede combinar

    varios tipos de pistola.

    El diseo de estos robots vara de una referencia a otra, generalmente

    poseen de uno a tres circuitos independientes, con los que se aplica un

    tipo de pintura en especfico. Las mquinas que cuentan con un slo circuito

    estn diseadas, bsicamente, con pistolas aerogrficas que aplican,

    exclusivamente, tinte; sin embargo al cambiar las boquillas de las pistolas y

    despus de someter el equipo a una limpieza exhaustiva, tambin pueden

    aplicar fondo o acabado (uno a la vez). Las mquinas de un solo circuito

    demandan limpieza cada vez que trabajen con otro tipo de pintura diferente al

    que est en uso, lo que representa gastos en productos de limpieza y

    tiempos muertos de produccin.

    Existen tambin las mquinas de dos circuitos, uno para la aplicacin de

    tinte y otro para fondo y/o acabado; y las de tres circuitos uno para tinte,

    otro para fondo y otro para acabado, versin sta ltima que evita tiempos de

    recambio y agiliza los procesos.

    Estos equipos, estn diseados bajo el principio de pistolas fijas u oscilantes o

    cabezales rotatorios dispuestos sobre carros laterales, con movimiento

    alternativo, en sentido inverso para algunos modelos, o los orientados en distintas

    direcciones con desplazamiento transversal en ambos sentidos, para otros.

    Figura 4. Detalle de un elemento final de un robot de

  • Control electrnico: estas mquinas cuentan con un centro electrnico

    integrado que, mediante un software hacen posible la programacin de los

    trabajos. Es un software amigable que no necesita de altos conocimientos en

    sistemas, para su manejo.

    Los Modelos y sus Caractersticas

    Aunque las mquinas rociadoras son muy flexibles y verstiles, existen en el

    mercado modelos especficamente diseados y construidos para la aplicacin de

    tintes. Estas mquinas cuyos nombres varan dependiendo de la marca, estn

    dirigidas para un nicho especfico de clientes fabricantes de productos de

    madera a gran escala, que necesita de un nmero importante de mquinas para

    cubrir sus requerimientos de produccin.

    Este equipo cuyo sistema de purificacin del aire se realiza mediante filtros

    secos est dotado con 10 pistolas que se mueven circularmente sistema

    rotativo y que alcanzan una velocidad de produccin de 10 metros por minuto. Su

    uso no es recomendado para pinturas, especialmente corrosivas, ni aquellas a

    base de agua, ni las UV, ya que la vida de las empaquetaduras de las

    articulaciones es muy corta y al contacto con las sustancias citadas, requiere de

    mayor mantenimiento.

    Existe otro estilo de mquina diseada, especialmente, para la aplicacin de

    tintura y barnices pigmentados y transparentes, cuya velocidad de avance vara

    dependiendo del material que aplique. Por ejemplo, para terminaciones

    pigmentadas brillantes alcanza de tres metros por minutos, mientras que para

    fondos y acabados transparentes, la velocidad vara entre seis y siete metros por

    minuto.

    De este variedad de equipo el mercado ofrece dos referencias: las que trabajan

    con ocho pistolas ubicadas 4 + 4 (cuatro pistolas aerogrficas para aplicacin

    exclusiva de tinte y cuatro pistolas para aplicacin de fondo y/o acabado); y las

    que trabajan con 12 pistolas bien sea en la configuracin 8 + 4 (ocho para

    fondo y/o acabado y cuatro para tinte), o 4 + 4 + 4 (igual nmero de pistolas para

    la aplicacin de tinte, fondo y acabado). De igual manera, el sistema de

    aspiracin vara tambin de dos formas: en seco o mediante cortina de agua.

    A medida que avanza la tecnologa, los desarrollos en este tipo de maquinaria

    incorporan nuevos elementos que mejoran no slo la agilidad en los tiempos y la

    eficiencia de los procesos; sino tambin aumentan en calidad, los resultados.

  • Los modelos ms recientes, por ejemplo, cuentan con un sistema de oscilacin

    electrnico de la pistola que asegura el control perfecto de la velocidad y la

    ausencia de vibraciones durante el rociado. Dichas mquinas pueden alcanzar

    velocidades productivas de hasta 12 metros por minuto.

    De igual forma, las mquinas ms modernas poseen un sistema de

    transporte de piezas a banda continua termo soldada, que reduce el tiempo

    de sustitucin d e l a misma, en menos de treinta minutos; y cuentan Con un el

    sistema de limpieza de banda, con extraccin longitudinal, que asegura que el

    proceso se realice con altsima eficiencia , si n estorbos laterales, y en un tiempo

    inferior a los tres minutos. Estas mquinas cuentan adems con sistemas de

    eliminacin de partculas slidas por medio de cortinas de agua.

    En general, en el mercado existen mquinas capaces de lograr terminaciones

    de altsima calidad similares a las que realiza una cabina presurizada; incluso

    para muchos expertos en pintura, estos equipos constituyen verdaderos

    robots rociadores.

    Su principal caracterstica son sus seis ejes de control en los que se ubican

    las pistolas, y que se accionan electrnicamente.

    Los ejes permiten el movimiento as:

    Eje X: movimiento longitudinal.

    Eje Y: movimiento transversal.

    Eje Z: movimiento vertical.

    Eje a: movimiento de oscilacin del grupo porta pistola.

    Eje b: movimiento de rotacin de la grupo porta pistola.

    Eje g: volcamiento del grupo porta pistola.

    Sobre el sistema de transporte de las piezas en este tipo de equipos,

    funciona bien por correas soldadas o papeles desenrrollados, segn las

    necesidades del cliente o requerimientos del producto; mientras que el

    manejo del overspray o partculas de pintura en el aire, lo realiza empleando

    cuatro cortinas de agua, puestas perimetralmente, y con desviadores

    especiales que crean poderosas turbulencias para proporcionar una considerable

    disminucin en las partculas de barniz.

    Las mquinas rociadoras son programables con un PC de fcil y rpido

    manejo, de all que tambin sea posible disear programas de barnizado,

  • especfico, escogiendo todos los parmetros significativos tales como: nmero

    de fases en la superficie; nmero de fases en los bordes y altura de trabajo en las

    pistolas, entre otros.

    Figura 5. Sistema de transporte en unidad de pintura industrial.

    De igual manera pueden operar con una mquina de rociado oscilatorio,

    movindose en el eje X y rociando paneles con un movimiento continuo.

    Estos desarrollos tecnolgicos aportan, sin lugar a dudas, al mejoramiento de

    los procesos de acabado y pintura en aspectos tan importantes como

    tiempos, calidad, ahorro de material, ahorro de mano de obra y cuidado

    medioambiental.

    Aplicacin de los datos al problema sugerido La configuracin mas adecuada es la de un robot industrial tipo angular con una mueca con tres movimientos o grados de libertad: giro (hand rotate),elevacion(wrist flex) y desviacion (wrist rotate) como lo muestra el modelo inferior. Teniendo encuenta que nuestro robot debe tener de 4 a 5 grados de libertar para realizar la tarea Propuesta Esquema de un robot angular con 5 grados de libertad.

  • Figura 6. Mueca con tres grados de libertad.

    Ejemplo Industrial del Robot a disear

    Para tomar como gua nos podemos referir a un modelo industrial que investigamos y se asemeja a lo solicitado en el trabajo. La referencia de este equipo es el IRB 580 de ABB y lo vamos a tomar como referente para algunas apreciaciones necesarias dentro del diseo.

    De acuerdo a los temas mencionados anteriormente se puede decir que para nuestro ejercicio requerimos disear un robot de 6 grados de libertad muy similar al que est en la industria con la referencia IRB 580 diseado y fabricado por ABB y cuya imagen adjunto a continuacin:

    Figura 7. Unidad de pintura de muebles ABB

  • De acuerdo a los requerimientos del trabajo que est destinado el robot a realizar y la precisin que debe tener, debemos tener los siguientes parmetros de diseo:

    Rotacin de 150 a -150 112 / s Brazo vertical 75 a -70 112 / s Brazo horizontal 35 a -60 112 / s Rotacin de mueca ilimitada 465 / s Doblan la mueca ilimitada 350 / s Rotacin de la brida del pulso ilimitado * 535 / s

    Figura 8. Detalle robot de pintura

    Elementos terminales o efectores finales.

    Para las aplicaciones industriales, las capacidades del robot bsico deben aumentarse por medio de dispositivos adicionales. Podramos denominar a estos dispositivos como los perifricos del robot, incluyen el herramental que se une a la mueca del robot y a los sistemas sensores que permiten al robot interactuar con su entorno.

    En la eleccin o diseo de una pinza se han de tener en cuenta diversos factores. Entre los que afectan al tipo de objeto y de manipulacin a realizar destacan el peso, la forma, el tamao del objeto y la fuerza que es necesario ejercer y mantener para sujetarlo. Entre los parmetros de la pinza cabe destacar su peso (que afecta a las inercias del robot), el equipo de accionamiento y la capacidad de control.

  • El accionamiento neumtico es l ms utilizado por ofrecer mayores ventajas en simplicidad, precio y fiabilidad, aunque presenta dificultades de control de posiciones intermedias. En ocasiones se utilizan accionamientos de tipo elctrico. En la pinza se suelen situar sensores para detectar el estado de la misma (abierto o cerrado). Se pueden incorporar a la pinza otro tipo de sensores para controlar el estado de la pieza, sistemas de visin que incorporen datos geomtricos de los objetos, detectores de proximidad, sensores fuerza par, etc.

    Para el caso de nuestro diseo se requiere un efector final con herramienta para pulverizacin de la pintura tal y como aparece en la siguiente grfica.

    Figura 9. Efectores finales para pintura industrial

    B. Determinar y justificar las especificaciones de los actuadores

    requeridos para cada una de las articulaciones, adjuntar las hojas de

    datos de los mismos, y si es posible una cotizacin.

    Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energa hidrulica, neumtica

    o elctrica en energa mecnica. Los actuadores pueden verse como transductores; por ejemplo, el motor convierte energa elctrica (se conecta a una fuente de alimentacin) en energa mecnica rotacional (movimiento). Recurdese que un transductor es cualquier elemento que convierte una forma de energa en otra forma de energa. Existen diferentes tipos de actuadores:

    Hidrulicos Neumticos

  • Elctricos

    L a siguiente tabla presenta las ventajas y desventajas de cada tipo de

    actuador:

    En robtica los actuadores son los encargados de generar el movimiento de los

    diferentes mecanismos o elementos que conforman el robot. Los actuadores

    elctricos se utilizan principalmente en robots que no demanden de altas

    velocidad ni potencia. Son usados en aplicaciones que requieran de exactitud y

    repetitividad. Los motores elctricos ms utilizados en robticas son los motores

    de corriente continua y los motores de paso a paso. Los actuadores hidrulicos

    se utilizan en robots de gran tamao que requieran mayor velocidad para la

    ejecucin de tareas y una mayor resistencia mecnica para la manipulacin de

    cargas pesadas. Los actuadores neumticos son usados en aquellas

    aplicaciones que requieran solo dos estados, por ejemplo en la apertura y el cierre

    de la pinza de un manipulador.

    De acuerdo a la anterior informacin queda claro que el actuador a utilizar en

    nuestro robot de pintura es elctrico debido al trabajo a desarrollar ya que los

    sistemas hidrulicos no nos dan la precisin requerida y los sistemas neumticos

    son solamente para sistemas on-off.

    Lo ms aconsejable sera utilizar un servomotor de modelismo para lograr un

    control de posicin an ms exacto. Las caractersticas de este elementos seran:

  • Un servomotor de modelismo conocido generalmente como servo o servo de modelismo es un dispositivo actuador que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posicin dentro de su rango de operacin, y de mantenerse estable en dicha posicin. Est formado por un motor de corriente continua, una caja reductora y un circuito de control, y su margen de funcionamiento generalmente es de menos de una vuelta completa. Los servos de modelismo se utilizan frecuentemente en sistemas de radiocontrol y en robtica, pero su uso no est limitado a estos.

    El componente principal de un servo es un motor de corriente continua, que realiza

    la funcin de actuador en el dispositivo: al aplicarse un voltaje entre sus dos

    terminales, el motor gira en un sentido a alta velocidad, pero produciendo un bajo

    par. Para aumentar el par del dispositivo, se utiliza una caja reductora, que

    transforma gran parte de la velocidad de giro en torsin.

    Otra opcin dentro de los servomotores sera utilizar equipos con principio de

    funcionamiento digital, pero antes de tomar una decisin sera prudente tener en

    cuenta las ventajas y desventajas de estos elementos:

    Servos digitales

    Los servos digitales son similares a los servos convencionales (analgicos), pero cuentan con ciertas ventajas como lo son un mayor par, una mayor precisin, un tiempo de respuesta menor, y la posibilidad de modificar parmetros bsicos de funcionamiento ngulos mximo y mnimo de trabajo, velocidad de respuesta, sentido de giro y posicin central, entre otros. Adems de un mayor costo, tienen la desventaja de que requieren ms energa para su funcionamiento, lo cual es crtico cuando se utilizan en aplicaciones que requieren el mximo ahorro de energa posible, tales como robots robustos o aviones radiocontrolados.3

    Para el caso de este proyecto debemos utilizar como actuadores a servomotores

    de modelismo para transferir potencia y movimientos generados hacia el sistema

    articulado que compone al robot, estos motores cuentan con una placa interna

    cuyo circuito se muestra a continuacin:

    Este tipo de motores realizan un control proporcional de posicin del eje y adems

    presentan una caja reductora como parte de su estructura interna.

    Los servomotores escogidos son de la serie S por su versatilidad, tamao y peso

    son los ms apropiados en el desarrollo de este proyecto.

  • Figura 10. Servomotor Modelo S3003 marca futaba

  • Figura 11. Servomotor Modelo S3005 marca futaba

    .

    Figura 12. Servomotor Modelo S90 marca futaba

  • Tabla de caractersticas de los servo motores.

    CARACTERISTICAS TIPO DE SERVOMOTOR

    S3305 S3003 SG90

    Sistema de control PWM PWM PWM

    Tensin de funcionamiento(V)

    4.8-6.0 4.8-6.0 4.0-7.2

    Velocidad (a6.0V) [s/]

    0.2s/60 0.19s/60 0.12s/60

    Torque( a 6.0V) Kg-cm

    8.9 4.1 1.2

    Precio en dlares 50 50 60

    Aplicacin Movimiento de la base

    Los dos primeros eslabones

    Ultimo eslabn y la mueca

    C. Determinar las medidas de los eslabones, bosquejar el volumen de

    trabajo estimado y el robot segn la medida de la pieza

    Figura 13. Bosquejo del area de trabajo

  • Figura 14. Delimitacin rea de trabajo.

    Figura 15. Medidas del robot a disear.

    D. A partir de los actuadores escogidos, determinar Cmo se enviarn las

    seales de mando a los actuadores para realizar los movimientos de las

    articulaciones?Que elementos son necesarios para hacer esta tarea?

    Como se determino en el punto B del presente trabajo se van a utilizar actuadores

    elctricos alimentados con una fuente de 24 VDC o VAC dependiendo de la

    conformacin de control.

  • Para el control de posicin se sugiere el elemento complementario que viene con

    el actuador elctrico, el cual puede funcionar con una seal de 4-20mA o de 0-10

    voltios, personalmente sugiero el de 4-20 mA para evitar el problema de lnea de

    cero y poder descartar la opcin de dao en la tarjeta cuando este en posicin

    inicial. En la seal de 0 voltios la tarjeta puede estar averiada y el sistema no se

    entera sino que cree que esta en posicin inicial, mientras que la seal de 4-20

    mA nos da la posibilidad de asegurar la posicin inicial con 4 mA y poder descartar

    lnea desconectada. Las especificaciones tcnicas se adjuntan a continuacin:

    Figura 16. Controlador de posicin

    Para el control se sugiere utilizar una seal de 4-20 mA la cual presenta un buen

    comportamiento en sistemas de control a lazo cerrado y como se menciono en el

    apartado anterior presenta una gran ventaja con respecto a la seal de 0-10

    voltios por el error de lnea de cero.

    Para el envi de la seal desde el elemento sensor hasta el controlador se sugiere

    utilizar cable apantallado para reducir lo ms posible los problemas de ruido

    elctrico por induccin.

    Figura 17. Detalle cable blindado

  • CARACTERSTICAS GENERALES Y FUNCIONAMIENTO DE LOS SERVOS:

    Estos servos tienen un amplificador, servo motor, pioneara de reduccin y un potencimetro de realimentacin; todo incorporado en el mismo conjunto. Esto es un servo de posicin (lo cual significa que uno le indica a qu posicin debe ir), con un rango de aproximadamente 180 grados. Ellos tienen tres cables de conexin elctrica; Vcc, GND, y entrada de control.

    Para controlar un servo, usted le ordena un cierto ngulo, medido desde 0 grados. Usted le enva una serie de pulsos. En un tiempo ON de pulso indica el ngulo al que debe posicionarse; 1ms = 0 grados, 2.0ms = mx. grado (cerca de 120) y algn valor entre ellos da un ngulo de salida proporcional. Generalmente se considera que en 1.5ms est el "centro." Entre lmites de 1 ~ 2ms son las recomendaciones de los fabricantes, usted normalmente puede usar un rango mayor de 1.5ms para obtener un ngulo mayor e incluso de 2ms para un ngulo de rendimiento de 180 grados o ms. El factor limitante es el tope del potencimetro y los lmites mecnicos construidos en el servo. Un sonido de zumbido normalmente indica que usted est forzando por encima al servo, entonces debe disminuir un poco.

    El tiempo de OFF en el servo no es crtico; puede estar alrededor de los 20ms. Hemos usado entre 10ms y 30 ms. Esto No tiene que ser de sta manera, puede variar de un pulso a otro. Los pulsos que ocurren frecuentemente en el tiempo de OFF pueden interferir con el sincronismo interno del servo y podra escucharse un sonido de zumbido o alguna vibracin en el eje. Si el espacio del pulso es mayor de 50ms (depende del fabricante), entonces el servo podra estar en modo SLEEP entre los pulsos. Entrara a funcionar en pasos pequeos y el rendimiento no sera

    el ptimo.

    Como se observa en la figura, la duracin del pulso indica o dictamina el ngulo del eje (mostrado como un crculo verde con flecha). Ntese que las ilustraciones y los tiempos reales dependen del fabricante de motor. El principio, sin embargo, es el mismo.

    El cable de control se usa para comunicar el ngulo. El ngulo est determinado por la duracin

  • de un pulso que se aplica al alambre de control. A esto se le llama PCM Modulacin codificada de Pulsos. El servo espera ver un pulso cada 20 milisegundos (.02 segundos). La longitud del pulso determinar los giros de motor. Un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, har que el motor se torne a la posicin de 90 grados (llamado la posicin neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces el motor se acercar a los 0 grados. Si el pulso es mayor de 1.5ms, el eje se acercar a los 180 grados.

    La descripcin realizada anteriormente como se a podido observar son de servomotores de corriente continua usados en robtica domstica y en aeromodelismo fundamentalmente.

    En caso de decidirnos por utilizar un servomotor sera prudente verificar esta informacin sobre el control de posicin:

    Control de posicin

    Figura 18. Control de posicin de un servomotor

    Diagrama del circuito de control implementado en un servo. La lnea punteada

    indica un acople mecnico, mientras que las lneas continuas indican conexin

    elctrica.

    El dispositivo utiliza un circuito de control para realizar la ubicacin del motor en un punto, consistente en un controlador proporcional. El punto de referencia o setpoint que es el valor de posicin deseada para el motor se indica mediante una seal de control cuadrada. El ancho de pulso de la seal indica el ngulo de posicin: una seal con pulsos ms anchos (es decir, de mayor duracin) ubicar al motor en un ngulo mayor, y viceversa. Inicialmente, un amplificador de error calcula el valor del error de posicin, que es la diferencia entre la referencia y la posicin en que se encuentra el motor. Un error de posicin mayor significa que hay una diferencia mayor entre el valor deseado y el existente, de modo que el motor deber rotar ms rpido para alcanzarlo; uno menor, significa que la posicin del motor est cerca de la deseada por el usuario, as que el motor tendr que rotar ms lentamente. Si el servo se encuentra en la posicin deseada, el error ser cero, y no habr movimiento.1

  • Para que el amplificador de error pueda calcular el error de posicin, debe restar dos valores de voltaje analgicos. La seal de control PWM se convierte entonces en un valor analgico de voltaje, mediante un convertidor de ancho de pulso a voltaje. El valor de la posicin del motor se obtiene usando un potencimetro de realimentacin acoplado mecnicamente a la caja reductora del eje del motor: cuando el motor rote, el potencimetro tambin lo har, variando el voltaje que se introduce al amplificador de error.2 Una vez que se ha obtenido el error de posicin, ste se amplifica con una ganancia, y posteriormente se aplica a los terminales del motor

    Utilizacin

    Figura 19. Control de tiempos de un servomotor

    Ejemplos de seales de control utilizadas, y sus respectivos resultados de posicin

    del servo (no estn a escala). La posicin del servo tiene una proporcin lineal con

    el ancho del pulso utilizado.

    Dependiendo del modelo del servo, la tensin de alimentacin puede estar comprendida entre los 4 y 8 voltios. El control de un servo se reduce a indicar su posicin mediante una seal cuadrada de voltaje: el ngulo de ubicacin del motor depende de la duracin del nivel alto de la seal. Cada servo, dependiendo de la marca y modelo utilizado, tiene sus propios mrgenes de operacin. Por ejemplo, para algunos servos los valores de tiempo de la seal en alto estn entre 1 y 2 ms, que posicionan al motor en ambos extremos de giro (0 y 180, respectivamente). Los valores de tiempo de alto para ubicar el motor en otras posiciones se hallan mediante una relacin completamente lineal: el valor 1,5 ms indica la posicin central, y otros valores de duracin del pulso dejaran al motor en la posicin proporcional a dicha duracin.3

  • Es sencillo notar que, para el caso del motor anteriormente mencionado, la duracin del pulso alto para conseguir un ngulo de posicin estar dado por la frmula

    donde est dado en milisegundos y en grados. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que ningn valor de ngulo o de duracin de pulso puede estar fuera del rango de operacin del dispositivo: en efecto, el servo tiene un lmite de giro de modo que no puede girar ms de cierto ngulo en un mismo sentido debido a la limitacin fsica que impone el potencimetro del control de posicin. Para bloquear el servomotor en una posicin, es necesario enviarle continuamente la seal con la posicin deseada. De esta forma, el sistema de control seguir operando, y el servo conservar su posicin y se resistir a fuerzas externas que intenten cambiarlo de posicin. Si los pulsos no se envan, el servomotor quedar liberado, y cualquier fuerza externa puede cambiarlo de posicin fcilmente. Sistema de control El sistema de control est formado por un microcontrolador Arduino Uno (Vase el apartado 2.3. Microcontrolador). ste, recibe a travs del puerto serie el mensaje enviado por el programa de simulacin y establece el comportamiento correspondiente de los servomotores. MICROCONTROLADOR El microcontrolador empleado es el Arduino UNO. Utiliza un microprocesador ATMEGA328 del fabricante Atmel. Se han utilizado las salidas digitales y PWM para el control de los servomotores. A continuacin se muestra una imagen de dicho microcontrolador.

    Figura 20. Tarjeta controladora

  • La alimentacin y la transmisin de datos desde el ordenador hacia el microcontrolador se realizan mediante un cable USB. Para el control de los servos el microcontrolador dispone de libreras especficas. Los servomotores necesitan para su funcionamiento una seal de control de tipo PWM. El microcontrolador dispone de 14 salidas digitales de las cuales 6 proporcionan dicha seal PWM. No obstante, se podrn generar ms salidas de ese tipo mediante el software Interno.

    Microprocesador ATMEGA328

    Tensin de funcionamiento 5V

    Voltaje de entrada (recomendada) 7-12V

    Entradas/salidas digitales 14

    Memoria Flash 32KB (ATMEGA328)

    SRAM 2KB (ATMEGA328)

    EPROM 1KB (ATMEGA328)

    Velocidad de reloj 16MHz

    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 elementos bsico y un diagrama de bloques, lo ms importante es justificar de acuerdo a la seleccin de actuadores. Controlador

    Se trata del "cerebro" del robot, el rgano de tratamiento de la informacin. Es el responsable de determinar los movimientos precisos de cada parte del mecanismo para que el elemento terminal pueda ser movido a la posicin y orientacin requeridas en el espacio. Puede tratarse de un PLC (Programmable Logic Controller) en los modelos menos avanzados o de un sistema basado en microprocesadores en los ms avanzados. En su memoria contiene un modelo fsico del propio robot, un modelo de su entorno y los programas necesarios para desarrollar los algoritmos de control.

  • Figura 21.- Unidad de control de robots

    Existen varios grados de control que son funcin del tipo de parmetros que se regulan, lo que da lugar a los siguientes tipos de unidades de control:

    de posicin: el controlador interviene nicamente en el control de la posicin del elemento terminal;

    cinemtico: en este caso el control se realiza sobre la posicin y la velocidad;

    dinmico: adems de regular la velocidad y la posicin, controla las propiedades dinmicas del manipulador y de los elementos asociados a l;

    adaptativo: engloba todas las regulaciones anteriores y, adems, se ocupa de controlar la variacin de las caractersticas del manipulador al variar la posicin.

    Otra clasificacin de control es la que distingue entre control en bucle abierto y control en bucle cerrado. El control en bucle abierto da lugar a muchos errores, y

    aunque es ms simple y econmico que el control en bucle cerrado, no se admite en aplicaciones industriales en las que la exactitud es una cualidad imprescindible. La inmensa mayora de los robots que hoy da se utilizan con fines industriales se controlan mediante un proceso en bucle cerrado, es decir, mediante un bucle de realimentacin. Este control se lleva a cabo con el uso de un sensor de la

    posicin real del elemento terminal. La informacin recibida desde el sensor se compara con el valor inicial deseado y se acta en funcin del error obtenido, de forma tal que la posicin real coincida con la que se haba establecido inicialmente.

  • Figura 22. Sistemas de control.

    Existen actualmente tres tipos de controladores de robots: - De secuencia limitada. - Punto a punto. - De trayectoria continua.

    CONTROLADOR DE SECUENCIA LIMITADA:

    Este mtodo es empleado en los robots que se usan para realizar transferencia de

    materiales, que son mquinas muy simples, que realizan pocas tareas, y son

    actuados normalmente mediante energa neumtica

    CONTROLADOR PUNTO A PUNTO:

    El controlador punto a punto consiste en una memoria que contiene una serie de posiciones de un manipulador. Cada posicin representa un valor por cada eje y por cada sensor del robot.

    CONTROLADOR DE TRAYECTORIA CONTINUA

    Este controlador debe ser capaz de grabar y reproducir la posicin del robot en

    forma continua, o dicho de forma ms prctica, de reproducir la posicin muchas

    veces en cada unidad de tiempo. Ello requiere una importante y compleja cantidad

    de memoria electrnica, y la utilizacin de sensores que entreguen continuamente

    informacin sobre la trayectoria para poder seguirla en forma constante.

  • Elementos necesarios:

    Memoria

    Panel operador

    Sector de comunicaciones

    Entradas y salidas

    Terminal de enseanza.

    El robot se controla con un ordenador (computadora), algunos sistemas poseen un teclado y una pantalla opcional o un panel operador opcional que proporciona al usuario un interface remoto con el controlador, el controlador tiene la capacidad de comunicarse con diversos dispositivos.

    EL sistema de entrada y salida proporciona una interface entre el software y los dispositivos externos, a travs de las I/Os y los puertos de comunicacin serie. Los

    SUPERVISOR

    Control maestroselector de tareas

    e interprete.

    Comandos al

    manipulador

    Programas de

    soporte

    Grabacin de

    programas de soporte.

    Informacin delos sensores de

    posicin.

    Edicin del programa deaplicacin

    Compilador

    Assembler

    Sesores de seguridad y otros.

    Interface al panel de

    control

    Interface alaprendizajependiente

    SENSORES FUTUROS interpretacin visual,sistemas de habla, nave-

    gacin por siste- mas tctiles.Comunicacin

    con otros robotso computadoras

    (Continua)

    (Continua)

    Memoria para elprograma de aplicacinRAM de gran tamao

    para grabar posicin yvelocidad en forma

    permanente

  • interface remotos permiten al controlador enviar seales a un dispositivo remoto por medio de un simple cable.

    Figura 23. Sistema lazo Cerrado

    F. Determinar la forma en que el controlador del robot se comunicar

    con el software de control instalado en un PC (el PC estar a 10 metros del

    robot, considere un ambiente contaminado de ruido electromagntico

    debido a la presencia de motores de alta potencia en el rea de trabajo).

    Especificar y justificar la seleccin. Este punto requiere investigar otras

    fuentes bibliogrficas adems de lo presentado en este curso.

    Cableado Apantallado y Blindado - Inmunidad al Ruido, Conexin a Tierra y el Mito de la Antena

    Introduccin e Historia del Blindaje

    En la dcada de 1980 surgi el cableado de red de rea local (LAN) para dar

    soporte a las primeras redes de computadoras que comenzaban a aparecer en el

    espacio de los edificios comerciales. Generalmente estas primeras redes tenan

    como soporte la transmisin Token Ring de IBM, estandarizada en 1985 como

    IEEE 802.5. El cableado para la red Token Ring consista en un cable Tipo 1 de

    IBM acoplado a conectores hermafroditas exclusivos. El cable Tipo 1 de IBM se

    compone de 2 pares de 150 ohms holgadamente trenzados y blindados con cinta

    metlica, rodeados por un conductor de malla externo como se muestra en la

    figura 1.

    Por varias razones, este medio representaba una eleccin ptima para el soporte

    de topologas LAN de primera generacin. Su diseo se beneficiaba con la

    capacidad del protocolo de transmisin de par trenzado de maximizar las

  • distancias (Token Ring cubra distancias de hasta 100 metros) y las velocidades

    de transmisin de datos con la utilizacin de transceptores econmicos. Adems,

    las cintas metlicas y el conductor de malla mejoraban el desempeo relativo a la

    compatibilidad electromagntica (EMC) y la diafona hasta niveles que no podan

    hacerse realidad en ese momento con la capacidad de diseo y fabricacin de

    pares trenzados de las primeras generaciones. No nos debe sorprender entonces

    que algunos edificios todava utilicen este tipo de cableado robusto como soporte.

    Figura 24. Cable Tipo 1 De Ibm

    En 1990, los especialistas en LAN de la industria empezaban a reconocer que la

    red conmutada Ethernet ofreca un desempeo y confiabilidad mayores que Token

    Ring. En forma concurrente, las capacidades de diseo y fabricacin de par

    trenzado haban progresado hasta el punto de no necesitar ms las pantallas

    metlicas individuales para proporcionar un aislamiento contra la diafona interna

    ni los blindajes totales para proporcionar inmunidad contra las fuentes externas de

    ruido en las bandas de operacin 10BASE-T y 100BASE-T. Tanto la publicacin

    de la aplicacin 10BASE-T en 1990 como la primera edicin de la norma de

    cableado genrico ANSI/EIA/TIA-568 en 1991, junto a los costos ms bajos

    asociados al cableado de par trenzado no blindado (UTP), establecieron

    firmemente al cableado UTP como el medio elegido para los nuevos diseos de

    red LAN de ese entonces.

    Quince aos ms tarde, al tiempo que la tecnologa de la aplicacin Ethernet

    evolucion hasta velocidades de transmisin de 10 Gb/s, se produjo un marcado

    resurgimiento en la especificacin de sistemas de cableado de par trenzado

    apantallado y completamente blindado. Esta gua trata sobre los beneficios

    prcticos de las pantallas y blindajes, y de cmo stos pueden mejorar el

    desempeo de los diseos tradicionales de cableado UTP destinados al soporte

  • de la transmisin de ancho de banda elevado. Tambin disipa algunos mitos y

    conceptos errneos comunes respecto al comportamiento de pantallas y blindajes.

    Transmisin Simtrica

    La ventaja de especificar un cableado simtrico de par trenzado para la

    transmisin de datos queda claramente demostrada al examinar los tipos de

    seales presentes en los entornos de los edificios. Las seales elctricas pueden

    propagarse tanto en modo comn como en modo diferencial (es decir "simtrico").

    La expresin "modo comn" describe un esquema de seal entre dos conductores

    en el que la tensin se propaga en fase y con referencia a tierra. Algunos ejemplos

    de transmisin de modo comn son los circuitos de CC, la energa de edificios, TV

    por cable, circuitos de calefaccin, ventilacin y aire acondicionado (HVAC) y

    dispositivos de seguridad. Tambin se propaga en modo comn el ruido

    electromagntico causado por fuentes de perturbacin tales como motores,

    transformadores, luces fluorescentes y fuentes de radiofrecuencia (RF).

    Prcticamente todos los tipos de seal y de perturbacin presentes en el entorno

    de los edificios se propagan en modo comn, con una notable excepcin: el

    cableado de par trenzado est optimizado para el modo de transmisin diferencial

    o simtrico. El modo de transmisin diferencial hace referencia a dos seales con

    magnitudes iguales pero desfasadas 180, que se propagan a travs de los dos

    conductores de un par trenzado. En un circuito simtrico existen dos seales

    referidas entre s, en vez de una seal con referencia a tierra. Un circuito simtrico

    no tiene conexin a tierra, lo que da como resultado que este tipo de circuito sea

    intrnsecamente inmune a la interferencia proveniente de la mayora de los

    perturbadores de ruido de modo comn.

    Tericamente, el ruido de modo comn se acopla por igual a cada conductor de un

    par trenzado perfectamente simtrico. Los transceptores de modo diferencial

    detectan la diferencia entre las magnitudes pico a pico de ambas seales de un

    par trenzado mediante una operacin de sustraccin. En un sistema de cableado

    perfectamente simtrico, la seal de modo comn inducida aparecera como dos

    tensiones iguales que el transceptor simplemente anula en el proceso de

    sustraccin, dando como resultado, por lo tanto, una inmunidad perfecta al ruido.

    En el mundo real, sin embargo, los cables de par trenzado no son perfectamente

    simtricos, y tanto los desarrolladores de aplicaciones como los especificadores

    de sistemas deben comprender sus limitaciones. Los comits de la Asociacin de

    la Industria de Telecomunicaciones (TIA) y de la Organizacin Internacional para

    la Normalizacin (ISO/IEC), en sus normas para cableado estructurado de grados

    ms altos (por ejemplo, Categora 6 y superiores), toman con extremo cuidado la

    especificacin de parmetros de simetra tales como TCL (prdida de conversin

    transversal), TCTL (prdida de transferencia de conversin transversal) y ELTCTL

  • (prdida de transferencia de conversin transversal de igual nivel). Al examinar los

    lmites de desempeo para estos parmetros, y al advertir el punto a partir del cual

    empiezan a acercarse a la tolerancia de aislamiento de ruido requerida por

    diversas aplicaciones de Ethernet, se hace evidente que el ancho de banda de

    funcionamiento prctico definido por niveles aceptables de inmunidad al ruido de

    modo comn debido a la simetra es aproximadamente 30 MHz. Si bien esto

    proporciona una inmunidad al ruido ms que suficiente para aplicaciones tales

    como 100BASE-T y 1000BASE-T, el modelado de capacidad de Shannon

    demuestra que este nivel no proporciona margen de desempeo para los

    requisitos mnimos de inmunidad al ruido de 10GBASE-T. Afortunadamente, el uso

    del blindaje mejora considerablemente la inmunidad al ruido, duplica la capacidad

    de Shannon disponible y aumenta sustancialmente los anchos de banda de

    funcionamiento prctico para aplicaciones futuras.

    Un efecto producido por la degradacin de la simetra de seal en un par trenzado

    por encima de 30 MHz es la conversin modal, que sucede cuando las seales de

    modo diferencial se convierten en seales de modo comn y viceversa. La

    conversin puede influir de manera desfavorable en la inmunidad al ruido

    proveniente del ambiente, a la vez que puede contribuir a producir diafona entre

    pares y cables simtricos, lo cual debe minimizarse siempre que sea posible. El

    blindaje puede disminuir el potencial para la conversin modal al limitar el ruido

    acoplado al par trenzado desde el ambiente.

    Principios de la Interferencia de Ruido

    Todas las aplicaciones requieren mrgenes positivos de relacin seal-ruido (SNR) para transmitir dentro de los nveles asignados de la tasa de errores de bits (BER). Esto significa que la seal de datos que se est transmitiendo debe ser de mayor magnitud que todos los perturbadores de ruido combinados que se acoplan a la lnea de transmisin (es decir el cableado estructurado). El ruido puede acoplarse al cableado de par trenzado en una o ms de las tres maneras que se muestran en la figura 2:

    1. Ruido diferencial (Vd): Ruido inducido por un par trenzado o cable simtrico adyacente.

    2. Ruido ambiental (Ve): Ruido inducido por un campo electromagntico externo.

    3. Ruido del bucle de tierra (Vg): Ruido inducido por una diferencia de potencial entre los extremos del conductor.

  • Figura 25. Fuentes De Ruido En Una Lan

    Las diferentes aplicaciones, dependiendo de sus capacidades, poseen distintas sensibilidades a la interferencia de estas fuentes de ruido. Por ejemplo, se reconoce comnmente a la aplicacin 10GBASE-T como extremadamente sensible a la diafona exgena o alien crosstalk (acoplamiento de cable a cable en modo diferencial) porque su capacidad de procesamiento de seales digitales (DSP) elimina electrnicamente la diafona interna de par a par en el interior de cada canal. A diferencia de la diafona de par a par, la diafona exgena no puede anularse mediante el procesamiento de seales digitales. A la inversa, dado que la magnitud de la diafona exgena es muy pequea en comparacin con la magnitud de la diafona de par a par, la presencia de diafona exgena ejerce una influencia mnima en el desempeo de otras aplicaciones como 100BASE-T y 1000BASE-T que emplean algoritmos de anulacin de la diafona en forma parcial o no lo hacen en absoluto.

    El concepto de compatibilidad electromagntica (EMC) describe tanto la susceptibilidad de un sistema a la interferencia de fuentes externas (inmunidad) como al potencial de perturbar a esas fuentes (emisiones) y es un importante indicador de la capacidad del sistema para coexistir con otros dispositivos electrnicos y elctricos. Los desempeos de inmunidad al ruido y de emisiones son recprocos, lo que significa que la capacidad del sistema de cableado de mantener la inmunidad a la interferencia es proporcional al potencial para irradiar del sistema. Es interesante mencionar que, al mismo tiempo que se pone tanto nfasis innecesario en consideraciones de inmunidad, es un hecho aceptado que

  • los sistemas de cableado estructurado no irradian o interfieren con otros equipos o sistemas en el entorno de las telecomunicaciones.

    Perturbadores de ruido diferencial: la diafona exgena y la diafona interna de par a par son ejemplos de perturbadores de ruido de modo diferencial que deben minimizarse mediante un diseo correcto del sistema de cableado. La susceptibilidad a la interferencia proveniente de fuentes de modo diferencial depende de la simetra del sistema y puede mejorarse al aislar o separar los conductores que interfieran entre s. El cableado con simetra mejorada (es decir Categora 6 y superiores) exhibe un mejor despempeo contra la diafona interna y la diafona exgena. Ya que ningn cable es perfectamente simtrico, y con el objeto de mejorar an ms el desempeo contra la diafona, se utilizan estrategias como la utilizacin de material dielctrico para separar conductores o pantalla metlica para aislarlos. Por ejemplo, est probado que el cableado de Categora 6A F/UTP posee un desempeo contra la diafona exgena sustancialmente superior al del cableado de Categora 6A UTP, debido a que su construccin con una pantalla metlica externa reduce el acoplamiento de diafona exgena prcticamente a cero. Est probado que la Categora 7 S/FTP posee un desempeo contra las diafonas de par a par y exgena sustancialmente superior al de cualquier diseo de cableado de Categora 6A, debido a que su construccin de par trenzado con pantallas metlicas individuales reduce el acoplamiento de diafonas de par a par y exgena prcticamente a cero. Estos niveles superiores de eliminacin de la diafona no podran alcanzarse solamente con un adecuado desempeo simtrico..

    Perturbadores de ruido ambiental: El ruido ambiental es un ruido

    electromagntico que est compuesto por campos magnticos (H) generados por acoplamiento inductivo (expresados en A/m) y campos elctricos (E) generados por acomplamiento capacitivo (expresados en V/m). El acoplamiento por campo magntico sucede a bajas frecuencias (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz), en las que la simetra del sistema de cableado resulta ms que suficiente para asegurar la inmunidad, lo cual significa que su impacto puede ignorarse en todos los tipos de cableado simtrico. Los campos elctricos, sin embargo, pueden producir tensiones de modo comn en cables simtricos, dependiendo de su frecuencia. La magnitud de la tensin producida puede modelarse suponiendo que el sistema de cableado es susceptible a la interferencia de la misma manera que una antena de cuadro [1]. Para facilitar el anlisis, la ecuacin[1] representa un modelo simplificado de antena de cuadro que resulta apropiado para evaluar la influencia de los diversos anchos de banda de las fuentes de ruido de interferencia, as como de la relacin de distancias entre los pares trenzados y el plano de tierra, sobre el campo elctrico generado. Tenga en cuenta que para calcular con exactitud la tensin de ruido acoplado real se requiere un modelo ms detallado que incluya especialmente el ngulo de incidencia de los campos elctricos.

  • Donde: es la longitud de onda de la fuente de ruido de interferencia

    A = el rea del cuadro formado por la longitud perturbada del conductor del cableado (l) suspendida a una altura promedio (h) por sobre el plano de tierra

    E = la intensidad del campo elctrico de la fuente de interferencia

    La longitud de onda , de la fuente de interferencia puede ser desde 500,000 m, para una seal de 60 Hz, hasta menos de 1 m para seales de RF de la banda de 100 MHz y superiores. La intensidad del campo elctrico vara de acuerdo al perturbador, depende de la proximidad a la fuente, y normalmente se reduce a niveles nulos a una distancia de 3 m de la fuente. La ecuacin demuestra que una seal de 60 Hz da como resultado una perturbacin del campo elctrico que slo puede ser medida en el rango de milsimos de mV, mientras que las fuentes que operan en el rango de MHz pueden generar una perturbacin del campo elctrico mucho mayor. Como referencia, se considera que 0.3 V/m es una aproximacin razonable del campo elctrico promedio presente en un entorno comercial o industrial "liviano" y 10 V/m es una aproximacin razonable del campo elctrico promedio presente en un entorno industrial.

    La nica variable que influye en la magnitud de la tensin acoplada por el campo elctrico es el rea del cuadro, A, que se calcula multiplicando la longitud perturbada del cableado (l) por la altura promedio (h) medida desde el plano de tierra. La vista en corte transversal de la figura 3 ilustra las corrientes de modo comn generadas por un campo elctrico. Son estas corrientes las que inducen seales indeseadas en los elementos conductivos externos del cableado (es decir, los propios conductores en un entorno UTP o la pantalla/blindaje total en un entorno apantallado/completamente blindado). Lo que se hace rpidamente evidente es que la impedancia de modo comn, determinada por la distancia (h) al plano de tierra, no est bien controlada en los entornos UTP. Esta impedancia depende de factores como la distancia a conductos metlicos, estructuras metlicas presentes en los alrededores de los pares, uso de conductos no metlicos y ubicacin de la terminacin. A la inversa, esta impedancia de modo comn est bien definida y controlada en ambientes de cableado apantallados/completamente blindados, ya que tanto la pantalla como el blindaje actan como un plano de tierra. Las aproximaciones promedio para (h) pueden fluctuar entre 0.1 y 1 metro para cableado UTP, pero estn significativamente ms limitadas (es decir a menos de 0.001 m) para cableado apantallado y completamente blindado. Esto significa que, en teora, el cableado apantallado y completamente blindado ofrece una inmunidad contra perturbaciones del campo elctrico entre 100 y 1,000 veces mayor que la del cableado UTP.

  • Figura 26. Corrientes De Modo Comn

    Es importante recordar que la susceptibilidad total de los cables de par trenzado a la perturbacin del campo elctrico depende tanto del desempeo simtrico del cableado como de la presencia de una pantalla o blindaje. Los cables bien equilibrados (por ejemplo, Categora 6 y superiores) deberan ser inmunes a la interferencia electromagntica de hasta 30 MHz. La presencia de un blindaje o pantalla es necesaria para evitar la interferencia electromagntica a frecuencias ms altas, lo que representa una consideracin especialmente crtica para las aplicaciones de la prxima generacin. Por ejemplo, al modelar una aplicacin nueva que utilice tcnicas de procesamiento de seales digitales (DSP) es razonable suponer que necesitar una relacin seal-ruido (SNR) mnima de 20 dB a 100 MHz. Ya que el aislamiento mnimo producido nicamente por la simetra es tambin de 20 dB a 100 MHz, el agregado de una pantalla o blindaje es necesario para asegurar que esta aplicacin cuente con un margen de inmunidad al ruido suficiente para el funcionamiento.

    de tierra

    Los bucles de tierra se desarrollan cuando hay ms de una conexin a tierra y la

    diferencia entre las tensiones de modo comn en estas conexiones a tierra

    introduce (genera) ruido en el cableado, tal como se muestra en la figura 4. Es un

    concepto errneo considerar que el ruido de modo comn producido por los bucles

    de tierra puede aparecer nicamente en pantallas y blindajes; este ruido tambin

    aparece frecuentemente en los pares trenzados. Un aspecto clave sobre la tensin

    generada por los bucles de tierra es que su forma de onda est directamente

    relacionada con el perfil de la energa de corriente alterna del edificio. En los

    EE.UU. la frecuencia fundamental de 60 Hz y sus armnicas relacionadas

    constituyen el ruido, que se denomina generalmente "zumbido" de corriente

    alterna. En otras regiones del mundo, el ruido est constituido por la frecuencia

    fundamental de 50 Hz y sus armnicas relacionadas.

  • Figura 27. Introduccin De Bucles De Tierra

    Dado que cada par trenzado est conectado a un transformador baln y a un

    circuito de rechazo de ruido de modo comn tanto en el extremo de la tarjeta de

    interfaz de red (NIC) como en el de los equipos de la red, las diferencias entre las

    relaciones de espiras y las impedancias de tierra de modo comn pueden generar

    ruido de modo comn. La magnitud del ruido inducido en los pares trenzados

    puede reducirse, pero no eliminarse, mediante el uso de terminaciones de modo

    comn, bobinas y filtros en los equipos.

    Los bucles de tierra inducidos en la pantalla o blindaje se producen generalmente

    a causa de una diferencia de potencial entre la conexin a tierra en la barra de

    conexin a tierra para telecomunicaciones (TGB) y la conexin a tierra del edificio

    suministrada a travs del chasis del equipo de red en el extremo del cableado

    ubicado en el rea de trabajo. Tenga en cuenta que no es obligatorio para el

    fabricante de equipo proporcionar una trayectoria de tierra del edificio de baja

    impedancia desde el conector (jack) blindado RJ45 hasta el chasis del equipo. A

    veces el chasis se asla de la conexin a tierra del edificio con un circuito protector

    RC; en otros casos, el conector (jack) blindado RJ45 se encuentra completamente

    aislado de la tierra del chasis.

    Las normas TIA e ISO identifican el umbral en el que se desarrolla un bucle de

    tierra de efecto excesivo como el punto en que la diferencia entre la tensin

    medida en el blindaje en el extremo del cableado correspondiente al rea de

    trabajo y la tensin medida en el cable de tierra del tomacorriente utilizado para

    suministrar energa a la estacin de trabajo supera 1.0 V de valor eficaz (rms).

    Esta diferencia de potencial debe medirse y corregirse en campo para asegurar un

    funcionamiento correcto de los equipos de red, pero es muy raro encontrar valores

  • superiores a 1.0 V rms en pases como los EE.UU. que tienen sistemas de

    conexin a tierra de edificios cuidadosamente diseados y especificados. Adems,

    dado que la tensin de modo comn inducida por los bucles de tierra es de baja

    frecuencia (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz y sus armnicas), el desempeo simtrico

    de la planta de cableado es suficiente por s solo para asegurar la inmunidad,

    independientemente de la magnitud real de la tensin.

    Diseo de Pantallas y Blindajes

    El blindaje ofrece las ventajas de un desempeo mejorado contra las diafonas de

    par a par y exgena, y una inmunidad al ruido que no puede alcanzarse con

    ninguna otra estrategia de diseo de cableado. Los cables F/UTP de Categora 6A

    e inferiores estn construidos con una pantalla metlica que envuelve por

    completo cuatro pares trenzados, tal como se muestra en la figura 5.

    Figura 28. Construccin De F/Utp

    Los cables S/FTP de Categora 7 y superiores estn construidos con un conductor

    de malla que envuelve por completo cuatro pares blindados individualmente con

    pantalla metlica, tal como se muestra en la figura 6. A veces se proporcionan

    conductores de retorno por tierra opcionales.

  • Figura 29. Construccin De S/Futp

    Los materiales de blindaje se seleccionan en base a su aptitud para maximizar la

    inmunidad contra la perturbacin del campo elctrico por sus propiedades de

    reflexin de las ondas entrantes y de absorcin, y por su capacidad de

    proporcionar una trayectoria de seal de baja impedancia. Como regla general, los

    materiales de blindaje ms conductivos producen mayores magnitudes de

    reflexin de las seales entrantes. El medio de blindaje preferido para el cableado

    en telecomunicaciones es la pantalla de aluminio slido, ya que proporciona una

    cobertura del 100% contra la fuga de alta frecuencia (es decir, superior a 100

    MHz), as como una resistencia elctrica baja si se conecta a tierra correctamente.

    El espesor del blindaje de la pantalla metlica se ve influenciado por el efecto

    pelicular de las corrientes de ruido de interferencia. El efecto pelicular es el

    fenmeno por el cual la profundidad de penetracin de la corriente de ruido

    disminuye al aumentar la frecuencia. Los espesores comunes de la pantalla

    metlica estn entre 0.038 mm (1.5 mils) y 0.051 mm (2.0 mils) para equiparar la

    profundidad de penetracin mxima de una seal de 30 MHz. Este enfoque del

    diseo asegura que las seales de frecuencias ms altas no podrn atravesar el

    blindaje de la pantalla metlica. Las seales de frecuencias ms bajas no

    generarn interferencias con los pares trenzados debido a su buen desempeo

    simtrico. Los conductores de malla y conductores de retorno por tierra agregan

    resistencia mecnica a los conjuntos de cables; adems disminuyen la resistencia

    elctrica de extremo a extremo del blindaje si el sistema de cableado est

    conectado correctamente a tierra.

    Conexin a Tierra de Sistemas de Cableado

    La norma ANSI-J-STD-607-A-2002 define la infraestructura de conexin a tierra y

    de unin equipotencial para telecomunicaciones en edificios, la cual se origina en

    la tierra de la red elctrica y se extiende por todo el edificio. Es importante

    consignar que esta definicin de la infraestructura se aplica tanto a los sistemas de

  • cableado UTP como a los apantallados y completamente blindados. La norma

    establece que:

    1. La barra de conexin a tierra principal para telecomunicaciones (TMGB) est unida a la tierra principal de la red elctrica del edificio. Los mtodos y materiales reales, as como las especificaciones apropiadas para cada uno de los componentes del sistema de conexin a tierra y de unin equipotencial para telecomunicaciones, varan de acuerdo al tamao del sistema y de la red, la capacidad y las normas locales.

    2. Si se utilizan barras de conexin a tierra para telecomunicaciones (TGB), stas se unen a la barra de conexin a tierra principal para telecomunications (TMGB) a travs del eje troncal de unin equipotencial para telecomunicaciones.

    3. Todos los bastidores y canalizaciones metlicas se conectan a la TMGB o la TGB.

    4. La planta de cableado y los equipos de telecomunicaciones se conectan a tierra en los bastidores de los equipos o en las canalizaciones metlicas adyacentes.

    Las normas TIA e ISO consignan un paso adicional para la conexin a tierra de

    sistemas de cableado apantallado y blindado. En concreto, las clusulas 4.6 de

    ANSI/TIA-568-B.1 y 11.3 de ISO/IEC 11801:2002 establecen que el blindaje de

    cables debe estar unido a la barra de conexin a tierra para telecomunicaciones

    en el cuarto de telecomunicaciones, y que la conexin a tierra en el rea de

    trabajo puede realizarse a travs de la conexin de alimentacin elctrica de los

    equipos. Este procedimiento tiene como objetivo dar soporte a la configuracin

    ptima de una sola conexin a tierra para minimizar la aparicin de bucles de

    tierra, pero tambin reconoce que pueden estar presentes mltiples conexiones a

    tierra a lo largo del cableado. Ya que al momento en que se desarrollaron las

    recomendaciones sobre conexin a tierra y unin equipotencial especificadas en la

    norma ANSI-J-STD-607-A-2002 se tena en cuenta la posibilidad de que pudiera

    ocurrir una conexin a tierra en el rea de trabajo a travs de los equipos, no es

    necesario evitar especficamente la conexin a tierra del sistema

    apantallado/blindado en la computadora o dispositivo del usuario final.

    Es importante destacar la diferencia entre una conexin a tierra y una conexin a

    la pantalla o blindaje. Una conexin a tierra une el sistema de cableado

    apantallado/blindado a la TGB o la TMGB, mientras que la conexin a la

    pantalla/blindaje mantiene una continuidad elctrica de la pantalla/blindaje del

    cable a travs de los conectores de telecomunicaciones apantallados/blindados en

    toda la longitud del cableado. Parte de la funcin de la pantalla o blindaje es

    proporcionar una trayectoria de tierra de baja impedancia para las corrientes de

    ruido que se inducen en el material de blindaje. El cumplimiento de las

    especificaciones de las normas TIA e ISO para los parmetros de impedancia de

  • transferencia y atenuacin del acoplamiento en cables y accesorios de conexin

    asegura la conservacin de una trayectoria de baja impedancia a travs de todos

    los puntos de conexin apantallados/blindados del sistema de cableado. Para

    alcanzar un desempeo ptimo de la inmunidad a la diafona exgena y al ruido

    debe mantenerse la continuidad del blindaje por todo el sistema de cableado, de

    un extremo al otro. Debe evitarse el uso de cordones de parcheo UTP en sistemas

    de cableado apantallados/blindados.

    Se aconseja que los usuarios finales de edificios confirmen que los sistemas de

    cableado apantallados y blindados estn correctamente conectados a tierra en la

    TGB o la TMGB. Un plan de inspeccin recomendado es:

    1. Realizar una inspeccin visual para verificar que todos los racks, gabinetes y canalizaciones metlicas de equipos estn unidos a la TGB o la TGMB mediante un conductor de calibre 6 AWG.

    2. Realizar una inspeccin visual para verificar que todos los paneles de parcheo apantallados/blindados estn unidos a la TGB o la TGMB mediante un conductor de calibre 6 AWG.

    3. Realizar una prueba de resistencia de CC para asegurarse de que la conexin a tierra de cada panel, rack y gabinete presente una resistencia de CC menor de 1 entre el punto de la unin equipotencial y la TGB o la TMGB. (Nota: algunas normas locales o regionales especifican una resistencia de CC menor de 5 Ohms en esta ubicacin.)

    4. Documentar la inspeccin visual, los resultados de la prueba de CC y todo otro resultado correspondiente de la prueba del cobre o fibra.

    Por qu Usar Cableado Apantallado y Completamente Blindado

    Las ventajas de desempeo que se obtienen por el uso de sistemas apantallados

    y completamente blindados son numerosas e incluyen:

    1. Una diafona de par a par reducida en diseos completamente blindados 2. Una diafona exgena reducida en diseos apantallados y completamente

    blindados 3. Un mayor llenado o utilizacin de las canalizaciones, gracias al menor

    dimetro de los cables apantallados de Categora 6A en comparacin con los cables UTP de Categora 6A

    4. Una inmunidad al ruido sustancialmente mejorada a cualquier frecuencia, y especialmente por encima de los 30 MHz, cuando la simetra del cable comienza a degradarse considerablemente

    5. Una capacidad de Shannon considerablemente aumentada para aplicaciones futuras

    El margen alcanzable de la relacin seal-ruido (SNR) depende de las

    propiedades combinadas de la simetra del cableado y de la inmunidad al ruido de

  • modo comn y de modo diferencial proporcionada por las pantallas y blindajes.

    Las aplicaciones dependen de un margen positivo de SNR para asegurar una

    correcta transmisin de seales y una tasa de errores de bits (BER) mnima. Con

    el surgimiento de la 10GBASE-T, se ha vuelto evidente que el aislamiento del

    ruido proporcionado nicamente por una buena simetra apenas alcanza para el

    logro de los objetivos de transmisin. Est demostrado que las ventajas de

    inmunidad a la diafona exgena y al ruido proporcionadas por los diseos de

    cableado F/UTP y S/FTP ofrecen casi el doble de capacidad de Shannon, y esta

    ventaja de desempeo ha llamado la atencin de los desarrolladores de

    aplicaciones y de los especificadores de sistemas. Suele decirse que la industria

    de las telecomunicaciones ha vuelto al punto de partida en la especificacin de su

    tipo de medio preferido. En la actualidad, los sistemas de cableado apantallados y

    completamente blindados representan una combinacin de las mejores

    caractersticas de las dos ltimas generaciones de cableado LAN: una simetra

    excelente para la proteccin contra la interferencia de baja frecuencia y un blindaje

    para la proteccin contra la interferencia de alta frecuencia.

    De acuerdo a este concepto terico podemos llegar a determinar qu: Como el PC

    esta a 10 mt del robot se realiza un cableado en UTP categora 6A ya que esta

    categora mitiga los efectos del ruido y de la diafona o crosstalk, virtualmente a

    cero, estos son los factores perturbadores en las seales de comunicacin.

    El UTP categora 6A alcanza distancias de 100 mt y pueden operar a frecuencias

    de 550 MHz. En sus extremos van instalados los conectores RJ-45 y la

    configuracin se puede hacer ya sea la T568A o T568B

    G. Determinar el tipo o tipos de programacin que se incluirn en el robot,

    justificando la seleccin de acuerdo a los requerimientos del problema.

    Realizar un anlisis comparativo entre el software Robocell y otro software

    existente en el mercado, que permitan realizar dicha programacin. Se dar

    un puntaje adicional a quien simule el funcionamiento del brazo en dicho

    software.

    La simulacin la estamos realizando en SimuRob, hacemos una silla y se le

    ingresa la programacin para que el robot empiece el proceso de pintado.

  • Figura 30. Simulacin del sistema de pintura en Simurob

    I. Finalmente la empresa solicita el modelo cinemtico directo del robot

    diseado, con el fin de facilitar la tarea a los programadores que sern

    contratados.

    Modelo cinemtico directo El modelo cinemtico directo es el problema geomtrico

    que calcular la posicin y orientacin del efector final del robot. Dados una serie de

    ngulos entre las articulaciones, el problema cinemtica directo calcula la posicin

    y orientacin del marco de referencia del efector final con respecto al marco de la

    base.

    Establecer para cada elemento del robot un sistema de coordenadas cartesiano ortogonal (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 en el elemento i.

  • Figura 31. Modelo cinemtico

    Encontrar los parmetros D-H de cada una de las articulaciones.

    Calcular las matrices Ai

    Calcular la matriz Tn = 0A11A2 ... n-1An

    MODELO CINEMTICO DIRECTO DE UN ROBOT CILNDRICO (1)

    Figura 32. Modelo matemtico

  • H. Determinar y justificar si es necesario incluir sistemas de seguridad adicionales debido al tipo de 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 manera marginal 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 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.

    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 en

    Espaa como norma UNE-EN 775 de ttulo "Robot manipuladores. Seguridad",

    que adems de proporcionarles 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.

  • CONCLUSIONES

    El trabajo grupal permite la interaccin y coordinacin con los dems compaeros,

    lo cual se busca como objetivo alcanzar los logros y a la misma vez adquirir

    nuevos conocimientos. En robtica haciendo nfasis en la importancia que tienen

    los robots en las labores diarias del ser humano como en la industria.

    Adicionalmente de todo el trabajo que tiene la definicin del tipo de programacin

    ms adecuada para un robot de acuerdo al


Grupo 4 cmc

Grupo 4 cmc

Presentación grupo 4

Presentación grupo 4

Grupo 18 InformeFinalProyecto

Grupo 18 InformeFinalProyecto

Narrativa grupo 4

Narrativa grupo 4

4 Grupo Robotica1

4 Grupo Robotica1

Grupo 4 impuestos

Grupo 4 impuestos

Arquitectura grupo 4

Arquitectura grupo 4

Presentacion grupo 4

Presentacion grupo 4

Informe Grupo 4

Informe Grupo 4

Grupo 4 Embutidos

Grupo 4 Embutidos

Miniquest grupo 4

Miniquest grupo 4

Conferencia grupo 4

Conferencia grupo 4

Grupo 4 calidad

Grupo 4 calidad

INFORMATICAA GRUPO 4

INFORMATICAA GRUPO 4

Exposicion grupo 4

Exposicion grupo 4

Espo, Grupo 4.

Espo, Grupo 4.

Grupo 4 Word

Grupo 4 Word

Grupo nº 4

Grupo nº 4

Grupo 10 Informefinalproyecto

Grupo 10 Informefinalproyecto

Grupo 4 6ºB

Grupo 4 6ºB