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Robot de Sumo Adaptable para m\u00faltiples U (Marzo de 2007) Oscar Iv\u00e1n S\u00e1enz Rivera, Miembro, IEEE, c\u00f3digo, 44031115 torneo de rob\u00f3tica organizado universidad Distrital de Colombia, Abstracto: En este paper se hace una propuesta para el dise\u00f1o, elaboraci\u00f3n y construcci\u00f3n de un robot de sumo el
[email protected]), cual, tendr\u00e1 unas medidas inferiores a 20*20 cm, que se puede adaptar para, concursos de otras categor\u00edas. Este robot no solo tendr\u00e1 dise\u00f1o (solid edge), c\u00e1lculos de poleas, cadenas sino una simulaci\u00f3n por las herramientas: algor y visual nastran, los cuales servir\u00e1n para hacer an\u00e1lisis de estructura esfuerzo y otras, tambi\u00e9n se abstraer\u00e1 el modelo II. OBJETIVOS din\u00e1mico, al igual que el comportamiento de la planta. Indice terminol\u00f3gico:
A.Objetivo general:
Hacer un sistema que se pueda controlar sacando modelamiento de planta y aplicando conceptos de control discreto. Como trasformada Z polos y ceros para estabilidad etc.
I. INTRODUCCION
E
(e-mail:
ste informe es escrito con el fin de presentar
una propuesta para, la construcci\u00f3n de un robotB.Objetivos espec\u00edficos: multiadaptable, tiene el objetivo principal de participar en m\u00faltiples concursos en la ciudad de \ue000Aplicar conocimientos anteriormente en dise\u00f1o, conceptos nuevos que nos da el bogota y servir a otros estudiantes de ingenier\u00eda control discreto. para mostrar un modelo de robot, funcional, f\u00e1cil de construir, adem\u00e1s de esto a medida que pase el \ue000Utilizar el modelamiento de la planta para tiempo del semestre tendr\u00e1 an\u00e1lisis de planta limitar nuestros recursos de programaci\u00f3n comportamiento y limitaciones de programaci\u00f3n y estrategias. que nos la dar\u00e1 la estabilidad del sistema a trav\u00e9s \ u e 0 0 0 Obtener un dise\u00f1o bueno y de la herramienta matlab. Otras herramientas de concursos futuros. an\u00e1lisis de planta ser\u00e1n hechas por problemas de optimabilidad estoc\u00e1stica. El funcionamiento de \ u e 0 0 0 Tener un nivel suficiente atracciones de funcionamiento y este sistema debe ser \u00f3ptimo y confiable en el correcciones de problema mec\u00e1nicos, momento de concursar. Esta dirigido a presentar el circuitos, programaci\u00f3n. modelo inicial del robot.
(Es
entregado
correcci\u00f3n) tumialan
para
el
publicado
anteproyecto. correcciones
para Ing.
del
revisi\u00f3n y
Jos\u00e9
Bogota
Es profesor
Antonio
Colombia,
soportado encargado,
por este
escrito fue realizado por: Oscar Iv\u00e1n S\u00e1enz cod. pregrado
de
44031115,
estudiante
Ingenier\u00edade
hacer
II.ALCANCES DEL PROYECTO
Escrito recibido jueves 22 de marzo de 2007.
para
de
dise\u00f1oy
automatizaci\u00f3n electr\u00f3nica, Universidad de la Salle, miembro IEEE concursante en
\ue000Tener un sistema b\u00e1sico de inicio para pr\u00f3ximos concursos emulable y de competici\u00f3n. \ue000 Activar el inter\u00e9s de otros estudiantes en la
rob\u00f3tica como el mejor an\u00e1lisis de plantas y aplicaci\u00f3n de control discreto para un mejor control.
\ u e 0 0 0 Tomar este proyecto como un aprendizaj correcto de control para aplicaci\u00f3n de este en futuros proyectos de mayor importancia.
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III.ESTRUTURA MECANICA A.Armaz\u00f3n
Fig.2 Armaz\u00f3n general de la estructura, vista superior parte izquierda, parte derecha vista frontal.
El sistema mec\u00e1nico del armaz\u00f3n es una estructura en forma de caja el material usado en la estructura es lamina galvanizada n# 24 o n# 18,\u00b0 su armaje esta constituido por dobleces de 90\u00b0 yB.Ruedas esta expuesto a modificaciones esta unido por tornillos 1/8 cortos para la caja, con huecos Las ruedas est\u00e1n constituidas por 4 elementos y hechos para la introducci\u00f3n de tornillos. Se uniones a la estructura principal, que son: considera por la competencia para la cual este hecha debe estar muy cercano del suelo.
Fig.3 Estructura de la rueda, vista lateral, tomamos rueda como el armaz\u00f3n que genera el movimiento en el robot y no solo el elemento que gira.
B.1 Ruedas: Est\u00e1n hechas en polietileno, son ruedas de diente plano para hacer uni\u00f3n con una banda unidas con un pasador.
Fig.1 Armaz\u00f3n general de la estructura. Vista lateral huecos de mayor di\u00e1metro para uni\u00f3n motor ruedas, huecos peque\u00f1os para uni\u00f3n ruedas armaz\u00f3n
Fig.4 Estructura de la rueda dentada, vista lateral.
B.2 Pasadores: Para este tipo de dise\u00f1o hay dos pasadores el de uni\u00f3n con motor y el de sostenimiento normal:
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Fig.6 Pasador uni\u00f3n motor, vista frontal, vista lateral.
Fig.8 Armadura sostenedora de toda la llanta, vista frontal, vista lateral, vista superior.
III. Descripci\u00f3n de conexiones La estructura:
para el sostenimiento de motores, en el armaz\u00f3n Fig.5 Pasador parte de atr\u00e1s, vista frontal, vista lateral. de las ruedas se usara tubo cuadrado de dos tama\u00f1os de 2 cm y de 3,7 cm, las ruedas ser\u00e1n engranes de diente plano de 5,7 cm de di\u00e1metro, B.3 Banda: se usaran acoples para los motores ya que tienen La banda es una correa de una longitud engranes , los motores ir\u00e1n directamente conectados a las ruedas con un pasador de mas o aproximada de 17 cent\u00edmetros de rueda a rueda: menos de 7 cm, para asegurar las ruedas al pasador se utilizara un tornillo de sujeci\u00f3n que va interno a la rueda, para la sujeci\u00f3n de las ruedas a la estructura se usaran tornillo largos con tuerca para la sujeci\u00f3n, para su buena separaci\u00f3n se usara tubo hueco de aluminio de 5 mm de di\u00e1metro, las ruedas estar\u00e1n unidas por una correa, que ser\u00e1 calculada por la separaci\u00f3n de estas, por el Fig.6 Banda correa dentada, vista frontal, vista lateral. di\u00e1metro, numero de dientes. B.4 Tornillos:
La sujeci\u00f3n de la oruga a los motores se har\u00e1 con la parte sobrante de los tornillos y se tendr\u00eda una Son la uni\u00f3n entre la rueda y el armaz\u00f3nseparaci\u00f3n hecha con tubo hueco de 0,5 y con el principal mantienen una distancia fija de la rueda pasador conectado a la rueda en este tambi\u00e9n se al armaz\u00f3n se hace un separamiento tambi\u00e9n por sujeci\u00f3n de tornillo. ara una pasadores: IV. Sensores:
Fig.7 Tornillo separador se usan 4 por cada llanta, vista frontal, vista lateral.
B.5 Armadura:
Los sensores ir\u00e1n colocados en la parte frontal, inferior, posterior del robot. V. M\u00e9todo de ensamblaje:
Los tubos de la oruga ser\u00e1n unidos por \u00e1ngulos conectados por tornillos, o por remaches, para Armadura que sostiene al sistema hecho en conectar las partes que sostendr\u00e1n la oruga se har\u00e1 \u00e1ngulos de aluminio para el sostenimiento de toda por tornillos como ya se dijo para los tubos que la rueda consta de 6 hoyos o perforaciones.
sostienen la ruedas se usara un taladro para P = 102.9/15seg fabricar los huecos. P= 10.58 watt Se usa regla de tres para mirar el caballaje del En la armadura principal también se usara taladro, sistema para la relación de potencia para los huecos de inserción de tornillo s de oruga, 1hp*20.58/746 =0.027587 hp y inserción de sensores inferiores para detección de línea negra al igual que en el frente para Una correa para cargas intermitentes no más de 6 sensores de distancia y posición. horas diarias de correa tipo B por las Las ruedas son de plástico color negro, de especificaciones de los cálculos antes hechos se va diámetro 5.7cm con 36 dientes cada uno de 2mm a tabla y se miran las necesidades. de paso, el diámetro interno es de 1.6 cm el cual Rev /seg del motor= 113rpm, y por las tablas lo se rellenara con un acople a la rueda con el cual máximo es: 3500 rpm estará conectado el motor para asegurar el acople , IEEE, control 4 y 85005428 para no se ruede seproyecto usara unde tornillo de Discreto presión Vol. N°1 , 22 de marzo de 2007 1 Se usa la de menor requerimiento como el radio atravesando el mismo acople y llegando al motor. de nuestra rueda esta en centímetros se pasa a El acople estará hecho en plástico o en un material pulgadas y da que = 2.54 -> 1 plg miramos el metálico que sirva de relleno para conectar el radio de nuestro sistema y calculamos: motor con la rueda. 1 plg*2.35cm/2.54cm = 0.951 pulgadas y el El motor estará fijado a la armadura principal del diámetro primitivo de las poleas mínimo es de 3 robot con tornillos, una base que se fijara allí, o en pulgadas. Con relación 1 a 1 que es lo que su defecto una lamina que conecte a los dos necesitamos. (robot-motor) La distancia mínima de las tablas es de 8.9 VI. Cálculos iniciales pulgadas Las Bandas que moverán al robot a través del Y si miramos la distancia entre centros de sistema oruga se calculan con: nuestr4o sistemas es: 11*1/2.54= 4.33 Distancia entre centros: 11 cm Tamaño de diámetro de rueda: 5.7 cm. Tipo de motor: Corriente directa bobinado shunt para carga de paquetes livianos (1.2) Como mínimo tomare el esfuerzo realizado por el motor como 3 veces su peso por lo tanto: 3.0 kgr *9.8m/seg 1Hp= 745 watt
=
34.3
new
Con capacidad para trasportar en caballos de fuerza en factor de servicio al mínimo de rpm es decir con 1160 rpm es de 1.06 en EC en CVS es de 1.13, en HYT - 1.37, en TF 1.84 por lo tanto estamos sobre dimensionados en todo aspecto con los requerimientos mínimos de las tablas, y el factor de arco y longitud es de 0.81. VII.
Peso real de algunos elementos:
400mA*12V= 0.03 watt consume del motor sin Peso de motores libres: carga • Motor 1= 169 gr. P (watt)= trabajo (joules)/ s2 = Newtons*m/ s2 = • Motor 2=171 gr. 34.1 N*1m =34.3 jouls -> el metro de desplazamiento en función del tiempo. Peso de motores con lámina de sujeción frontal: • M1=209 gr. Se toma que el esfuerzo o trabajo será el triple de • M2=211gr su funcionamiento normal: W = 34.3 jouls*3 W= 102.9 jouls
Peso de lámina: • Lamina1=39 gr. • Lamina2=39gr.
Ruedas dentada: • Rueda 1= 69gr. • Rueda2= 69 gr. 85005428 , IEEE, proyecto El diseño actual del robot es: de control Discreto Vol. N°1 , 22 de marzo de 2007 1
Vista lateral:
Vista superior:
Vista inferior:
Vista frontal:
Llantas:
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VIII. •
•
Bibliografía Manual para correas en V múltiples de Goodyear editorial: GREEN SEAL. Problemas resueltos de instrumentación y medidas electrónicas autor(Antonio Manuel Lazar, Jordi Prat tasias, Rafael l ramos Lara, Francés, Sánchez robert).
85005428 , IEEE, proyecto de control Discreto Vol. N°1 , 22 de marzo de 2007 Primer autor. Oscar Iván Sáenz, estudiante de la 1 universidad de la Salle Bogota Colombia, en ingeniería de diseño y automatización electrónica sexto semestre, 1 concurso nacional de robótica IEEE organizado por la universidad distrital de Motor: bogota representando a la universidad de la salle, conocimientos en el manejo de solid edge, conocimientos en elementos mecánicos robóticas, en electrónica digital análoga tratamiento de señales para tarjeta de adquisición de datos, conocimiento en el programa java de Netbeans y C++ básico.
Banda:
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