Robot trepador con cinemática de mecanismos

FORMATO DE TRABAJO FINAL

PORTADA

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial

“Proyecto Académico de Fin de Semestre”

Título: Robot trepador con cinemática de mecanismos

Carrera: Ingeniería Industrial en Proceso de Automatización

Unidad de organización curricular: Profesional

Línea de Investigación: Mecánica

Ciclo Académico y Paralelo: Séptimo B

Alumnos participantes: Aguas Núñez Christian Xavier

Játiva Amores José Paúl

Molina Osorio Diana Carolina

Pinto Lagua Stalin Jesús

Santamaría Manobanda Christian Sebastián

Tubón Moposita Lorena del Pilar

Módulo y Docente: Mecanismos Ing. Morales Luis

ÍNDICE GENERAL

I. PORTADA 1

ÍNDICE GENERAL 2

ÍNDICE DE TABLAS 3

ÍNDICE DE FIGURAS 3

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES 4

ÍNDICE DE GRÁFICOS 4

II. INFORME DEL PROYECTO 5

2.1 Título 5

2.2 Objetivos 5

2.2.1 Objetivo General 5

2.2.2 Objetivos Específicos 5

2.3 Resumen 5

2.4 Palabras clave: (Competencia, mecanismos, pista, parámetros, robot, técnicas, trepar, cinemática de mecanismos) 6

2.5 Introducción 6

2.6 Marco Teórico, Materiales y Metodología 8

2.6.1 Marco Teórico 8

2.6.2 Materiales 15

2.6.3 Metodología 16

2.7 Resultados y Discusión 23

2.7.1 Requerimientos técnicos 23

2.7.2 Pista de competición 24

2.7.3 Propuesta de Mecanismos Trepadores 24

2.7.4 Análisis Matemático-Cinemático del mecanismo 32

2.7.5 Diagrama de operaciones 44

2.8 Conclusiones 46

2.9 Referencias bibliográficas 47

2.10 Anexos, fotografías y gráficos 51

2.10.1 Anexo 1: Artículos de interés aplicados en el proyecto 51

2.10.2 Anexo 2: Simulaciones del mecanismo en WorkingModel 54

2.10.3 Anexo 3: Manual de uso del robot trepador 55

2.10.4 Anexo 4: Paper Académico 61

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA I. DESCRIPCIÓN DE LOS MATERIALES E INSTRUMENTOS A EMPLEAR PARA LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO SEMESTRAL 15

TABLA II. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DEL PROYECTO ROBOT TREPADOR. 17

TABLA III. MATRIZ DE PARÁMETROS MECÁNICOS. 24

TABLA IV. PONDERACIÓN (PARÁMETROS MECÁNICOS). 26

TABLA V. PROPUESTA DE PARÁMETROS MECÁNICOS. 26

TABLA VI. MATRIZ PARÁMETROS CONSTRUCTIVOS. 27

TABLA VII. PONDERACIÓN (PARÁMETROS CONSTRUCTIVOS). 28

TABLA VIII. PROPUESTA DE PARÁMETROS CONSTRUCTIVOS. 28

TABLA IX. MATRIZ DE PARÁMETROS ELECTRÓNICOS. 29

TABLA X. PONDERACIÓN (PARÁMETROS ELECTRÓNICOS). 30

TABLA XI. PROPUESTA DE PARÁMETROS ELECTRÓNICOS. 30

TABLA XII. MATRIZ DE RESULTADOS. 31

TABLA XIII. MATRIZ DE ACTIVIDADES 44

TABLA XIV. MATRIZ DE ANEXOS. 51

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig. 1. Robot Androide 9

Fig. 2. Robot móvil espacial. 9

Fig. 3. Robot poliarticulado. 10

Fig. 4. Robot Zoomórfico. 10

Fig. 5. Robot Trepador RiSE. 11

Fig. 6. Controlador de un robot. 11

Fig. 7. Mecanismo de 4 barras. 13

Fig. 8. Mecanismo Theo Jansen en varios animales. 13

Fig. 9. Mecanismo Klann Linkage. 14

Fig. 10. Mecanismo Lambda de Chebyshev. 15

Fig. 11. Mecanismo de Theo Jansen. 24

Fig. 12. Configuración de patas articuladas. 24

Fig. 13. Máquina "Plantígrado" de Chebyshov. 25

Fig. 14. Mecanismo de cuatro barras (aplicado a patas individuales). 25

Fig. 15. Mecanismo de Stephenson transformado. 25

Fig. 16. Diagrama de operaciones. 45

Fig. 17. Robot TBCP-II. 51

Fig. 18. Mecanismo basado en la teoría de Theo Jansen. 52

Fig. 19. Mecanismo Klann 52

Fig. 20. Máquina Plantígrado 52

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Representación del vector de posición en función de la notación compleja de Euler. 21

Ilustración 2. Diagrama Cinemático. 32

Ilustración 3. Análisis de Diagrama Cinemático. 32

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Posición angular de eslabón 3. 38

Gráfico 2. Variación angular del eslabón 4. 39

Gráfico 3. Trayectoria del punto de interés. 39

Gráfico 4. Posición constante del eslabón 3. 40

Gráfico 5. Velocidad constante del eslabón 4. 40

Gráfico 6. Trayectoria sinusoidal y cosenoidal del punto de interés. 41

Gráfico 7. Eslabón 3 sin variación, velocidad de motor constante. 41

Gráfico 8. Eslabón 3 sin variación, velocidad de motor constante. 42

Gráfico 9. Aceleración centrípeta del punto de interés. 42

Gráfico 10. Ventaja mecánica del mecanismo. 43

INFORME DEL PROYECTO

PP

YY

Título

Robot trepador con cinemática de mecanismos.

Objetivos

Objetivo General

Elaborar un robot trepador en función del análisis de la cinemática de mecanismos.

Objetivos Específicos

Definir las características básicas, tanto de los tipos de robots trepadores, así como de la composición y selección de los elementos que los constituyen.

Construir el prototipo conforme el análisis técnico previo y registrar las pruebas de funcionamiento del mismo.

Analizar matemáticamente las trayectorias del mecanismo y comparar por la respectiva simulación del sistema.

Resumen

Los robots son un conjunto de sistemas desarrollados para cumplir una determinada función, siendo originada la misma a partir de la necesidad de las personas que tienen para poder realizar alguna actividad que sea peligrosa o requiera de cierta precisión. Por lo general, en plataformas industriales, existen estaciones o componentes ubicados a una altura considerable y por lo mismo, significan un riesgo para cualquier persona. Por lo tanto, en países más desarrollados, la solución es el empleo de robots escaladores que puedan realizar tareas en estaciones o tuberías metálicas halladas a gran elevación con respecto del suelo. El presente trabajo busca elaborar un robot trepador articulado, teniendo en cuenta el enfoque del análisis cinemático del mecanismo y el mismo pueda cumplir con su objetivo. El proyecto se compone de fases. La fase I consiste de la preparación y organización de las actividades a realizar individuales y grupales, plasmada en el cronograma de actividades. La fase II comprenden los tipos de investigación a aplicar para definir las bases teóricas del proyecto en cuanto a los robots trepadores

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