Proyecto Escrito

República de Panamá Ministerio de Educación

Colegio: Instituto David

Proyecto de: Robótica Física

Título del proyecto: Elaboración de un Robot Caminante

Estudiantes: Astrid Valdés Valdés Edwin Vega

Grupo: 12° J

Profesoras asesoras: Iliana Caballero Luisa Cortés

Año: 2017

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ELABORACIÓN DE UN ROBOT CAMINANTE







TABLA DE CONTENIDO 1. Agradecimientos 2. Resumen 3. Introducción 4. Planteamiento del problema 4.1. 4.2. 4.3. 4.4.

Antecedentes y planteamiento planteamient o Definición del problema Objetivos Pregunta de investigación

5. Marco teórico 6. Diseño experimental (Metodología) 7. Conclusiones y recomendaciones 8. Bibliografía







AGRADECIMIENTOS Edwin Vega y familiares. Astrid Valdés Valdés y familiares. familiares.

RESUMEN En las últimas décadas se ha constatado el creciente interés que presentan los robots caminantes, tanto desde el punto de vista de la investigación básica como de sus potenciales aplicaciones. Una de las principales características de los robots equipados con patas es su capacidad para poder desplazarse sobre una amplia variedad de terrenos no estructurados. Esta particularidad los hace muy atractivos e interesantes para su aplicación práctica como robots de servicios en los que se requiere la locomoción sobre terreno natural, el cual se caracteriza por presentar superficies irregulares, diversos tipos de obstáculos y distintas pendientes. Sin embargo, el caminar sobre terreno natural implica que tanto la geometría como las propiedades físicas de los elementos que rodean al robot son desconocidas y muy variables, por lo que es necesario dotar al robot de un sistema de control que adapte su comportamiento con respecto al entorno. Si bien el modelo del robot puede ser conocido con precisión razonable, resulta difícil obtener una descripción detallada del entorno, especialmente en lo que respecta a sus propiedades físicas. Por ello, se hace imprescindible el empleo de distintos sistemas que proporcionen información acerca de la interacción dinámica entre el robot y los elementos que le rodean. Dicha información deber ‘a ser i ntroducida de forma adecuada en el sistema de control. El principal problema de los robots caminantes es la estabilidad. Un robot caminante es estáticamente estable cuando las patas que lo apoyan sobre el suelo soportan la totalidad de su masa. Se puede analizar matemáticamente la estabilidad al crear un polígono imaginario generado al unir, por medio de líneas, los puntos de apoyo de las patas. Si la proyección vertical del centro de gravedad del robot sobre el suelo está dentro de ese polígono de apoyo es que el robot está en equilibrio estático.







INTRODUCCIÓN En el presente trabajo se muestra un informe de nuestro proyecto a realizar sobre un robot caminante que funciona con baterías y utiliza el mecanismo de poleas con el fin de demostrar la relación entre la física y los mecanismos robóticos y cómo afecta o influye está en la consideración a la hora de diseñar, construir e implementar los distintos mecanismos que se fabrican hoy en día para solucionar problemas y facilitar las necesidades de los seres humanos.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Antecedentes:  

Búsqueda de un proyecto tanto para el área de Física como Tecnológica. Elección del proyecto adecuado para para la facilidad de su elaboración.

Planteamiento: 

Con este proyecto lo que se quiere es demostrar cómo a través de la tecnología experimental se puede facilitar la demostración de principios físicos y cómo estas se relacionan en la vida real.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 

Se busca una forma de utilizar materiales para la creación de un robot que se capaz de movilizarse, aplicando así los principios físicos que aquí hacen presencia y explicar cómo afecta a la forma de actuar del robot en un determinado ambiente.

¿Qué materiales se pueden utilizar? Para este proyecto se pueden utilizar materiales reciclables como son: cartón, maderas, y demás actuadores como son motores, interruptores y la fuente de energía como es una batería que brindará lo indispensable para el funcionamiento del robot.

¿Qué leyes o principios físicos se demostrarán con el diseño propuesto? Utiliza el antiguo principio de las poleas, que sirve para transmitir una fuerza. Consiste en una rueda con un canal en su periferia, por el cual pasa una







¿Qué medidas y cálculos es preciso realizar? Es preciso realizar medidas de cada uno de los materiales que se necesitan para la construcción del modelo del robot. Se tiene que calcular los la cantidad de voltios necesarios para que el motor trabaje a una velocidad adecuada. También en cuanto al motor, cuando gira la rueda “A” (más grande) hará que a su vez gire la rueda “B” (más pequeña) pero sucederá que por cada tres vueltas que dé “A”, la rueda “B” solamente dará una vuelta, esto es, el diámetro de “B” dividido por el diámetro de “A” (15cm/5cm = 3). Este número 3 será la relación de reducción de este reductor o motor reductor elemental y se indica como “3:1”. Con esta simple combinación se ha logrado disminuir la velocidad de rotación de la rueda “B” a la tercera parte de la velocidad de la rueda “A” .

¿Dónde más podría aplicar estos principios? Además de de este proyecto, proyecto, estos estos principios principios son son aplicables aplicables para otros otros mecanismos mecanismos en los que se requiera acoplar motores eléctricos a otras máquinas como los son compresores, taladros, ventiladores, etc. De estos se deprenden mecanismos más grandes como: el multiplicador de velocidad, caja de velocidad y tren de poleas.

¿Qué tipo de actuadores necesitan para construir el robot? En el robot se utilizará un actuador eléctrico o electrónico, como lo es el “Motorreductor” el cual es utiliza do prácticamente en cada máquina que tengamos a la vista, desde el más pequeño reductor o motorreductor capaz de cambiar y combinar velocidades de giro en un reloj de pulsera, cambiar velocidades en un automóvil, hasta enormes motorreductores capaces de dar tracción en buques de carga, molinos de cemento, grandes máquinas cavadoras de túneles o bien en molinos de caña para la fabricación de azúcar. Otro actuador a considerar es el interruptor de una sola vía, el cual tendrá la función de permitir cerrar y abrir el circuito cuando el usuario lo accione con un switch.

¿Es necesario el uso de sensores y controladores en este proyecto? En esta ocasión no se requerirá de una tarjeta controladora ya que el proyecto no incluye ningún elemento de programación sino que, sólo realizará la acción de ir hacia adelante en una sola dirección. También debido a que tampoco se utilizarán









OBJTIVO GENERAL: 

Elaboración de un robot funcional con actuadores para la demostración demostración y explicación de un principio físico.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

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Conocer y explicar los distintos principios físicos aplicados en el proyecto. Usar la creatividad y el ingenio para la elaboración elaboraci ón de dicho robot. Comprender la relación e importancia que tiene la Física para estudiar y entender la robótica e ingeniería.

Pregunta de investigación: ¿CÓMO SE RELACIONAN LA FÍSICA CON LA ROBÓTICA?

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La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, artificial, la ingeniería de control y la física. Las matemáticas y la física son básicas en la electrónica y la robótica, todas las ingenierías se basan en estas. Nosotros estamos usando ingeniería muy básica para la construcción de







MARCO TEÓRICO Actuadores y sensores: Un actuador es es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control, como por ejemplo una válvula. Existen varios tipos de actuadores como son: hidráulicos, neumáticos, eléctricos y electrónicos. 

Los motorreductores: Es un actuador eléctrico. Se pueden contar entre los inventos más antiguos de la humanidad y aún en estos tiempos del siglo XXI se siguen utilizando prácticamente en cada máquina que tengamos a la vista. Un motorreductor tiene un motor acoplado directamente, el reductor no tiene un motor acoplado directamente.

La sencillez del principio de funcionamiento y su grado de utilidad en una gran variedad de aplicaciones es lo que ha construido la trascendencia de este invento al través de los siglos. En la siguiente imagen se ilustra el funcionamiento de este:







bombilla, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas, controlado por computadora. Los utilizados en el proyecto son interruptores actuantes; que pueden ser normalmente abiertos, cuando al accionarlos se cierra el circuito (el caso del timbre); o normalmente cerrados, cuando al accionarlos se abre el circuito.

Concepto de torque en motorreductor: El “torque” o “par ” es una fuerza de giro; p or ejemplo la fuerza de giro de la flecha de salida del motorreductor; es también la fuerza de giro en la flecha de un motor. Es una fuerza de giro cuyas unidades son kilogramos – metro, o libra – pie, o libras – pulgada, o Newton – metro, etc.

Este torque o par mezclado con un tiempo de realización, aplicación o ejecución es entonces que se convierte en una “potencia”. Así:

Un motor eléctrico tiene una determinada potencia en HP y tiene una cierta velocidad de operación a la cual gira la flecha de salida, por ejemplo 1800 Revoluciones por Minuto (RPM). Estas dos características: Velocidad y Potencia llevan aparejado un cierto “torque” que puede liberar el motor. El torque lo que permitirá que podamos o no girar una determinada carga, cuanto más alto el torque más grande será la carga que podamos girar. El que tan rápido podamos hacerlo dependerá de la potencia del motorreductor. Esta combinación de







Las poleas: Es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Consiste en una rueda con un canal en su periferia, por el cual pasa una cuerda y que gira sobre un eje central. Básicamente esta se utiliza para dos fines:  

Cambiar la dirección de una fuerza. Transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro.

La polea está basada en la palanca de primer género, en la cual el punto de apoyo está en el medio; la potencia en un extremo y la resistencia en el otro. Sin embargo, la polea ofrece la ventaja de cambiar la dirección de la fuerza en razón de que el propio peso del que se acciona se suma al esfuerzo de tracción que lleva a cabo. Aunque en este proyecto lo lo que podemos podemos observar es una “ Polea de Correas” o “Sistema de poleas múltiple”. Este permite básicamente trasladar un movimiento giratorio de un eje a otro eje. Con este tipo de poleas se construyen mecanismos como el que estamos elaborando.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): Es rectilíneo cuando el cuerpo describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo,







DISEÑO EXPERIMENTAL: METODOLOGÍA Elaboración de un Robot Caminante

MECANISMO DEL PROYECTO: El mecanismo de mi proyecto es una tres ruedas en forma de polea y un motor y una pila. Materiales a utilizar:          

Palitos de brocheta Popotes de jugo Cables de cobre delgado Un motorreductor Paletas de madera Cartones 1 pila de 9 voltios Ligas como correas Un interruptor Estaño

Herramientas:        

Alicate Cauterizador Estaño Pistola de silicona Super glue Regla Lápiz Tijeras









CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES - Fue un proyecto bastante educativo para todas las partes que participaron en este proyecto, y de aprendizaje para la aplicación de nuestros conocimientos en ingenio, creatividad para la elaboración de proyectos como estos.

- Fue una experiencia muy enriquecedora en cuanto a conocer los componentes de un robot, su elaboración, construcción y la también el funcionamiento de estos desde distintos ángulos.







BIBLIOGRAFÍA https://www.youtube.com/watch?v=oQX-DEiBhpI

https://es.scribd.com/doc/197150366/Insecto-RobotCaminante

Doctor_RC http://eprints.ucm.es/8138/1/T30373.pdf

Proyecto Escrito

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