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Unidad 3: Fase 5 – Ejecución Ejecución del proyecto Estudiantes: Jhon Alejandro Rueda Vega Juan Leonardo Acuña Luis Enrique González Edison Fernando Granados
Grupo: 212020_89
Programa: Ingeniería Industrial Industrial
DIRECTOR: Víctor Hugo Rodríguez Proyecto de Ingeniería 1
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ECBTI (ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLÓGICA E INGENIERÍA)
CEAD- José Acevedo y Gómez Bogotá D.C., 13 de mayo de 2017
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INTRODUCCIÓN Un proyecto es un esfuerzo planificado, temporal y único, realizado para crear productos o servicios únicos que agreguen valor o provoquen un cambio beneficioso. Esto en contraste con la forma más tradicional de trabajar, en base a procesos, en la cual se opera en forma permanente, creando los mismos productos o servicios una y otra vez. “El aprendizaje por proyectos tiene muchas ventajas: se centra en los conceptos y
principios de una disciplina, implica a los estudiantes en investigaciones de solución de problemas y otras tareas significativas, les permite trabajar de manera autónoma para construir su propio conocimiento y culmina en productos objetivos y realistas” Es una
estrategia didáctica de aprendizaje en el que los estudiantes, planean, implementan y/o evalúan proyectos que tienen aplicación en el mundo real más allá del aula de clases. clases . (Blaank, 1997; Dickninson, et al 1998, Haerwell, 1977). En este proyecto se realiza el diseño, la construcción y la programación de un ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 para que transporte una carga radioactiva en una planta nuclear mediante un recorrido señalizado previamente dentro de un laberinto, laber into, con el fin que no tenga contacto alguno con el personal, de ésta manera evitar toda clase de riesgos. A continuación podrán observar el paso a paso de un proyecto realizado con el fin del transporte de una carga radioactiva por medio del uso del material LEGO MINDSTORMS EV3.
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INTRODUCCIÓN Un proyecto es un esfuerzo planificado, temporal y único, realizado para crear productos o servicios únicos que agreguen valor o provoquen un cambio beneficioso. Esto en contraste con la forma más tradicional de trabajar, en base a procesos, en la cual se opera en forma permanente, creando los mismos productos o servicios una y otra vez. “El aprendizaje por proyectos tiene muchas ventajas: se centra en los conceptos y
principios de una disciplina, implica a los estudiantes en investigaciones de solución de problemas y otras tareas significativas, les permite trabajar de manera autónoma para construir su propio conocimiento y culmina en productos objetivos y realistas” Es una
estrategia didáctica de aprendizaje en el que los estudiantes, planean, implementan y/o evalúan proyectos que tienen aplicación en el mundo real más allá del aula de clases. clases . (Blaank, 1997; Dickninson, et al 1998, Haerwell, 1977). En este proyecto se realiza el diseño, la construcción y la programación de un ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 para que transporte una carga radioactiva en una planta nuclear mediante un recorrido señalizado previamente dentro de un laberinto, laber into, con el fin que no tenga contacto alguno con el personal, de ésta manera evitar toda clase de riesgos. A continuación podrán observar el paso a paso de un proyecto realizado con el fin del transporte de una carga radioactiva por medio del uso del material LEGO MINDSTORMS EV3.
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PLANTEAMIENTO Y FORMULACION DEL PROBLEMA “En una planta nuclear se requiere transportar un material altamente radiactivo de una
zona aislada a otra a través de un laberinto. A pesar de que la sustancia está encapsulada existe el riesgo de que en el transporte se libere radiación, de manera que ningún ser humano puede entrar en contacto con ella en la zona de transporte. tra nsporte. La sustancia y su contenedor sólo pesan 60 gramos. La carga se debe transportar usando un robot LEGO MINDSTORM EV3 que resuelva el laberinto”.
Formulación del problema general ¿Cómo transportar dentro de una planta nuclear, una carga de 60 g de un material altamente radioactivo a través de un laberinto, sin que la carga entre en contacto con seres humanos durante el transporte? Formulación especifica del problema ¿Cómo usar el ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 para transportar dentro de una planta nuclear, una carga de 60g de un material altamente radioactivo a través de un laberinto?
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OBJETIVO GENERAL Lograr que nuestro prototipo del ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 transporte dentro de una planta nuclear a través de un laberinto una carga de 60g sin poner en riesgo ni tener contacto alguno con el personal. Objetivos específicos. 1. Lograr que el diseño y la construcción de nuestro ROBOT sea adecuado. 2. Lograr que la programación de nuestro ROBOT sea la esencial para lograr el objetivo general. 3. Lograr que el ROBOT tome la carga. 4. Lograr que el ROBOT ingrese al laberinto. 5. Lograr que el ROBOT resuelva el laberinto (llegue a la salida). 6. Lograr que el ROBOT siga el recorrido mediante los sensores de color que se instalen.
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JUSTIFICACIÓN El manejo de programas de cómputo, el análisis de diferentes escenarios, la creatividad y el trabajo en equipo es ahora un requisito laboral en la mayoría de las empresas. Este proyecto tiene la finalidad de mostrar cómo se pueden desarrollar diferentes alternativas de solución a problemas de transporte peligroso sin contacto con los seres humanos o arriesgando la vida del personal, utilizando la creatividad, el ingenio y el juego para desarrollar el éxito de nuestro problema. En éste proyecto comprendemos que el problema debe ser resulto para lograr el éxito del transporte de un material radioactivo altamente peligroso. Lograr resguardar la integridad física del personal que tenemos a cargo. Lograr la entrega exitosa del material sin novedades en el camino.
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MARCO TEORICO La solución más efectiva en este caso es la automatización de todo el proceso desde el momento de la recogida del envase hasta el transporte dejando a la sustancia radioactiva fuera del contacto y del riesgo que representa a los humanos. Para esto hay que utilizar un dispositivo controlado capaz de recibir las ordenes adecuadas, y ser totalmente autónomo así representen dificultades en la pista, dificultades como lo puede ser un obstáculo que no estaba contemplado o un cambio de ruta inesperado. Luego de saber que el controlador a usar será el ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 hay que elaborar el diagrama de órdenes que se le van a dictar a dicho controlador, y se le asignaran los parámetros adecuados para que su funcionamiento sea el óptimo y cumpla con satisfacción la tarea propuesta y su papel a desempeñar. Para poder realizar esta solución al problema primero tendremos que adquirir los conocimientos adecuados para la programación del controlador a programar y a recibir los comando el cual será el LEGO MINDSTORMS EV3, dispositivo adecuado para la contemplación de las ordenes ya que es capaz de recibir bastante información y comandos adecuados para la precisa realización del trabajo, luego de haber adquirido el conocimiento en programación adecuados se podrá proceder a la implementación de las pruebas para poder descartar cualquier error que pueda suceder antes de la puesta en marcha del proyecto y así de esta manera eliminar inconvenientes y futuros errores finales. Después de conocer el producto y su programación adecuada es preciso conocer las dimensiones del trayecto a recorrer, conocer las normas de seguridad para no violentar ninguna y no realizar una acción que represente riesgo para ningún ser vivo que se encuentre cerca al área de manipulación de la sustancia.
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La implementación de LEGO MINDSTORMS EV3 para el recorrido y el cumplimiento de la tarea se determinan por su gran funcionalidad y su fácil manipulación de comandos y capacidad de adquirir todo tipo de órdenes de lenguaje de programación. Antes de empezar hay un tema que debemos conocer y es el manejo de la sustancia radioactiva y las normas y procesos que estas implican; para lo cual adjunto la siguiente información: “Durante la etapa de recolección de los desechos el operador deberá asegurar
que: a) Los contenedores para los desechos sólidos estén forrados con una bolsa de plástico resistente y duradera que puede ser sellada (atada 18 con cinta adhesiva de plástico, termo-sellada con un soldador de radiofrecuencia) b) Los objetos punzantes sean colectados separadamente y guardados en recipientes rígidos resistentes a su perforación (preferentemente metal) que hayan sido etiquetados claramente “Punzantes”
c) Los desechos húmedos y los líquidos sean colectados en contenedores adecuados en correspondencia con sus características químicas y radiológicas, el volumen de los desechos y los requisitos de gestión y de almacenamiento. Normalmente se debe usar un embalaje doble para disminuir la probabilidad de derrames d) Antes de su reusó los contenedores sean verificados para detectar la presencia de contaminación radiactiva y en caso de existir esta debe ser removida. Los procesos de pre tratamiento de los desechos radiactivos pueden incluir el ajuste físico o químico para hacerlos menos peligrosos o para facilitar su descarga al medio ambiente o su procesamiento posterior. Los desechos radiactivos líquidos durante su almacenamiento y luego cuando sean autorizados para su descarga o dispensa deberán tener un pH neutro.” Tomado y fiel copia de: GUIA PARA LA GESTION DE DESECHOS RADIACTIVOS PRODUCIDOS EN MEDICINA NUCLEAR CLASE 2 (MUY BAJA ACTIVIDAD) 2016
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Son unas recomendaciones básicas antes de continuar con el tema y el desarrollo de la solución a la problemática que se presenta con el transporte de los desechos. Ya que la solución se empieza inculcando el conocimiento del tema tratado, después de tener un poco de conocimiento sobre los desechos radioactivos, se procederá a capacitar a todo el personal que esté en riesgo por si llega a suceder alguna novedad o accidente con la manipulación del mismo por lo cual no estamos exentos; el siguiente paso a realizar es conocer las instalaciones por las cuales se tendrá que transportar dicha sustancia, conocer su recorrido, distancia, el entorno por el cual se va a desplazar para asignar la mejor solución a prueba de errores para la problemática.
ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN: SISTEMA DE RECORRIDO GUIADO: este sistema se basa en que nuestro controlador se guie en una ruta ya trazada con anterioridad, la cual tomara la mejor ruta; ruta la cual será la más despejada y se destinara solo para el paso de sustancias radioactivas por los mismos caminos del laberinto de donde inicia su recorrido a donde lo termina nuestro prototipo programado. SISTEMA DE RECORRIDO TOTALMENTE PROGRAMADO: este sistema de recorrido es el más óptimo ya que se le programan los parámetros adecuados y si se llega a presentar alguna novedad o dificultad esta será suplementada, sustituida y superada continuando su ruta sin necesidad de que haya manipulación alguna humana todo será por proceso y configuración de nuestro modulo a trabajar. SISTEMA DE RECORRIDO PASOS BÁSICOS PROGRAMADOS: este sistema implica unos rangos precisos sin tolerancia a los errores para que complete su ruta de destino, este método implica que no se contemplara novedades que se presenten durante el recorrido simplemente se le implementará una programación la cual se deberá seguir al pie de la letra sin opción a errores en el mismo.
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EQUIPO A USAR:
BLOQUE EV3: La Pantalla le muestra lo que sucede en el interior del Bloque EV3 y le permite utilizar la interfaz del Bloque EV3. También permite agregar texto y respuestas numéricas o gráficas a la programación o a los experimentos, (1) que se requieran explorar o usar para cumplir con la tarea destinada a ejecutar.
MOTORES EV3.
MOTOR GRANDE: El Motor grande es un motor “inteligente” potente. Tiene un Sensor de rotación incorporado con resolución de 1 grado para un control preciso. El Motor grande se ha optimizado para ser la base motriz de sus robots. Al utilizar el bloque de programación Mover la dirección o Mover tanque en el Software de EV3, los Motores grandes coordinarán la acción simultáneamente.
MOTOR MEDIANO: El Motor mediano también incluye un Sensor de rotación incorporado (con resolución de 1 grado), pero es más pequeño y más liviano que el Motor grande. Esto significa que puede responder más rápidamente que el Motor grande. El Motor mediano puede programarse para encenderse o apagarse, controlar su nivel de energía o para funcionar durante una cantidad de tiempo o de rotaciones especificada.
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SENSORES:
SENSOR DE COLOR: El Sensor de color es un sensor digital que puede detectar el color o la intensidad de la luz que ingresa por la pequeña ventana de la cara del sensor. Este sensor puede utilizarse en tres modos diferentes: Modo color, Modo intensidad de la luz reflejada y Modo intensidad de la luz ambiental. Este sensor se aplicara de acuerdo con la solución escogida para la apropiación del tema.
SENSOR TÁCTIL: El Sensor táctil es un sensor analógico que puede detectar el momento en el que se presiona y se lanza el botón rojo del sensor. Esto significa que el Sensor táctil puede programarse para actuar según tres condiciones: presionado, lanzado o en contacto (tanto presionado como lanzado). Con la información del Sensor táctil, se puede programar un robot para ver el mundo como lo haría una persona no vidente, es decir, extendiendo un brazo y respondiendo cuando toca algo (presionado). Este sensor se usara con el fin de que el controlador reconozca cuando tiene en su poder la sustancia toxica a transportar y en dicho caso de no tenerla parara su operación para evitar futuros problemas o daños graves.
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SENSOR INFRARROJO Y BALIZA INFRARROJA REMOTA: El Sensor infrarrojo es un sensor digital puede detectar luz infrarroja reflejada por objetos macizos. También puede detectar señales de luz infrarroja enviadas por la Baliza infrarroja remota. El Sensor infrarrojo puede utilizarse en tres modos diferentes: Modo de proximidad, Modo de baliza y Modo remoto. Este sensor se usara con el fin de evitar posibles choques con estructuras o con personas que se encuentre en su recorrido, y así mismo se minimizara los riesgos que se podrían ocasionar.
LA BALIZA INFRARROJA REMOTA: Es un dispositivo independiente que puede sostenerse con la mano o incorporarse a otro modelo LEGO®. Requiere dos baterías alcalinas AAA. Para encender la Baliza infrarroja remota, presione el botón grande Modo de baliza que se encuentra en la parte superior del dispositivo. Se encenderá un indicador LED verde, que indica que el dispositivo está activo y transmitiendo continuamente. Al presionar nuevamente el botón Modo de baliza lo apagará (después de una hora de inactividad, la baliza se apagará automáticamente). Esta solo se usara en caso de emergencia, por si hay que mover el prototipo cargado de mercancía radioactiva y así evitar al maximo el contacto humano con el mismo.
BASE: esta se usara dependiendo del tamaño de la mercancía a transportar asi mismo se adecuara la base del mismo para que no surjan inconvenientes con el transporte de la mercancía y se transporte de la manera más segura posible.
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Tomado y fiel copia de: LEGO® MINDSTORMS guía de uso. LEGO, the LEGO logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks of the/ sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2013 The LEGO Group. 041329.
EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS: Para evaluar las alternativas se aplicaran los criterios de agilidad con una ponderación del 35%, seguridad con una ponderación del 55% y costo con una ponderación el 10%. Ya que a pesar de todo lo que tiene que primar en el momento de ejecutar el proyecto es la seguridad y la protección de las personas ante todo. Cada ítem se califica en una escala de 1 a 10 donde 1 significa que es el que menos cumple con la condición y 10 es el que cumple plenamente la condición. En el caso del costo 1 significa que es el más costoso y 10 que es el menos costoso. Al final se suma las calificaciones ponderadas y la mejor alternativa es la de mayor calificación: Ítem
Sistema de recorrido guiado.
Sistema de recorrido Sistema de recorrido totalmente
pasos básicos
programado
programados
Agilidad 35%
7
10
4
Seguridad 40%
5
10
3
Costos 10%
6
1
8
Calificación
18 (60%)
21 (70%)
15 (50%)
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SELECCIÓN DE LA MEJOR ALTERNATIVA: Para lo cual se pude deducir que el mejor método que se puede emplear es el del recorrido guiado totalmente programado, aunque cumple con las mejores condiciones de servicio sus costos son mayores a comparación de los anteriores mostrados pero fue la que obtuvo la mejor puntuación con respecto a las demás opciones que se encuentran en la solución del problema. Esta solución obtuvo un 70% del 100% de la eficacia que nos puede brindar para la solución a la problemática que tenemos con el transporte de los desechos una muy buena cifra si nos fijamos al frente de las demás opciones que estuvieron por debajo de esta cifra, cifra que puede significar bastante en el momento de decidir por la vida de una persona. ELABORACIÓN DEL ANTEPROYECTO. Después de haberse planteado el problema y mostrado las posibles soluciones se llega a la conclusión con todos los proveedores y con quien va a adquirir el paquete de que se tomara la iniciativa de que el controlador del ev3 será como se planteó al comienzo sistema de recorrido totalmente programado: este sistema de recorrido es el más óptimo ya que se le programan los parámetros adecuados y si se llega a presentar alguna novedad o dificultad esta será suplementada, sustituida y superada continuando su ruta sin necesidad de que haya manipulación alguna humana todo será por proceso y configuración de nuestro modulo a trabajar. Para esto debemos después de que se adquiera el paquete debemos realizar una organización productiva de la mejor manera posible para que el trabajo pueda ser realizado de la mejor manera, agregando a eso una eficacia y efectividad demostrando que el cliente tomo la mejor decisión con la adquisición de nuestro producto para hallarle la solución al problema habido.
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Como nos lo mostro uno de los archivos presentados tenemos que dar a conocer los roles que tendremos cada uno de los integrantes ante el proyecto y tener claro además de eso el tiempo que nos tardaremos en darle la solución a la problemática después de aprobada. Veremos cómo se distribuirá cada uno de los puntos claves para que se tenga clara la posición desde el comienzo de cada uno de los integrantes y el cargo o rol que tendrá durante el desarrollo del trabajo: Los integrantes del grupo de trabajo que conformarán el equipo de proyecto (Team Members -TM- en el argot de proyectos) encargados de ejecutar la parte operativa del proyecto. Para el desarrollo del proyecto de curso se sugieren los siguientes roles: Director del proyecto (DP): Es el integrante del grupo de trabajo colaborativo responsable de la planificación del proyecto; dirige el proyecto mediante la coordinación de la ejecución de cada una de las tareas del proyecto y realiza el seguimiento del proyecto con el objeto de comparar el progreso del mismo en relación con lo establecido en la programación inicial. TM responsable del hardware: Es el integrante del grupo de trabajo colaborativo que más debe conocer sobre las componentes del kit LEGO MINDSTORM EV3, especialmente lo que refiere a sensores. Será el responsable del diseño y armado del robot que permita solucionar el problema planteado. TM responsable del software: Es el integrante del grupo de trabajo colaborativo que más debe conocer sobre la programación del bloque del kit LEGO MINDSTORM EV3. Será el responsable del diseño y desarrollo del programa que permita solucionar el problema planteado. TM responsable de las comunicaciones: Es el integrante del grupo de trabajo colaborativo responsable de la comunicación entre el tutor y el grupo de trabajo colaborativo; también es responsable de recopilar y sistematizar la información para elaborar los informes y documentar los procesos del proyecto.
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TM responsable del control: Es el integrante del grupo de trabajo colaborativo que asiste al Director en sus funciones de supervisión y control; es responsable de alertar al Director de que algún miembro del equipo no esté cumpliendo con sus funciones individuales y/o de grupo y especialmente de que se pueda llegar a incurrir en retrasos en la ejecución de alguna actividad de acuerdo con lo previsto en el cronograma del proyecto. Después de tener claro cada uno de los compromisos que adquiere los integrantes del grupo se planteara como va a ser el ciclo de desarrollo del prototipo listo y programado para darle la solución al problema presentado mediante una metodología la cual veremos a continuación.
METODOLOGÍA: La metodología a usar para el desarrollo del problema que tenemos planteado de transportar el material radioactivo por un camino desconocido sin necesidad de ser dirigido o manipulado por ningún humano se basa en la construcción de un robot inteligente capaz de buscar la solución y la salida del camino por el cual debe atravesar solo guiado por los comandos, además de eso lo que le dará la ubicación del espacio donde se encuentra serán los sensores y la programación que se le haya asignado a este para que pueda dar solución a cualquier inconveniente que esté presente en el camino. Primer paso: Para dar inicio a la solución de este problema debemos construir un robot que nos cumpla con todas las características solicitadas para que pueda cargar el material radioactivo y que además de eso pueda recorrer el camino encontrando la salida sin necesidad de que sea guiado o controlado por ningún método humano sino solo mediante la programación pertinente del mismo.
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A continuación daremos paso a mostrar unas imágenes algunas de mi autoría otras no de cómo se verá el prototipo al momento de ser creado y ensamblado para que cumpla con las tareas y obligaciones de las cuales será asignado.
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Segundo paso: Después de creado el prototipo debemos realizar la programación pertinente la cual realizaremos desde nuestro ordenador descargando el software adecuado para realizar estas acciones este software lo encontraremos en el siguiente link: https://www.lego.com/eses/mindstorms/downloads/download-software aplicación que nos será de demasiada utilidad
para poder realizar la programación adecuada de comienzo a fin. Luego de tener descargado el software y de tenerlo ya instalado y listo para usar el paso a seguir será darle la configuración adecuada para que nuestro robot realice las acciones que queremos ver reflejadas en el momento de realizar la operación en el laberinto. Tercer
paso:
Luego de tener la correcta instalación y después de verificado el software vamos a realizar una retro-alimentación de la programación conociendo cada uno de sus componentes y la manera en cómo opera de acuerdo a la programación que se le establezca e nuestro servidor de mindstorms ev3 lego. Esta información la encontraremos en los siguientes links:
Aprende a programar: https://www.lego.com/es-es/mindstorms/learn-to-program
Tutorial del ambiente del software de programación de ev3 mindstorm: https://www.youtube.com/watch?v=6ubzZDqvlQE
Simulación: https://simulation.education.lego.com/#/project1
Luego de entender la programación nos dirigiremos al software para crear el programa el archivo que dará los comando al robot para que este se guie y no se pierda en el proceso encaminado a la salida. A continuación mostraremos una configuración realizada en el laboratorio anterior para que se puedan ir haciendo una idea de cómo va a ir la programación en el siguiente archivo se podrá apreciar las siguientes acciones nada más:
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Primero el robot se dirigirá a una pared y después de llegar a la pared girara al lado izquierdo continuando una marcha y nuevamente al encontrar una pared volverá a girar al lado izquierdo andando un poco y luego deteniéndose en el camino:
La programación a realizar se efectuar de una manera similar en nuestros ordenadores realizando una prueba y ensayo conociendo ya ciertos parámetros y especificaciones para darle a nuestro robot unas mínimas ordenes al momento de entrar al laberinto. Cuarto
paso:
Ya listo nuestro prototipo y el teniendo el software listo para realizar la ejecución del programa de la manera más pertinente vamos a ir a analizar el camino para poder definir de la mejor manera la solución, como se mostraba en una imagen anteriormente presentada tenemos un boceto físico del recorrido que tendrá que realizar nuestro robot, para lo cual debemos retro-alimentar con la configuración apropiada. Ya que nuestro prototipo no conocerá específicamente la solución del laberinto debemos darle unas características en su avance, las cuales se encargaran de que este se guie y encuentre finalmente la solución o la salida. Para que nuestro prototipo halle una solución creo que es pertinente que además de lo planteado anterior mente en la solución de el mismo totalmente programado adicionarle un sensor de proximidad el cual evitara los choques y reconocerá los espacios abiertos y cerrados.
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Quinto paso: Ejecución y puesta en marcha del prototipo; después de que se realice todos los pasos anteriores y después de haber analizado cada uno de sus componentes físicos y su programación daremos paso a la prueba en donde tendrá que entrar al laberinto y recorrerlo hasta que este encuentre la solución del mismo. Prueba y ensayo: En este paso de prueba y ensayo entrara a recorrer el laberinto pero no solo eso tomaremos un registro de la actividad que este nos brinde y sus tiempos buscando que sea más efectivo al momento de realizar el recorrido, para lo cual viene el nombre, se realizaran distintas pruebas hasta hallar la más pertinente y la que le pueda brindar el mejor desarrollo a la solución al problema en el menor tiempo la cual quedara como la definitiva. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA GENERAL. ¿Cómo transportar dentro de una planta nuclear, una carga de 60 g de un material altamente radioactivo a través de un laberinto, sin que la carga entre en contacto con seres humanos durante el transporte? MEJOR SOLUCIÓN PROPUESTA. Transportar la carga radioactiva con el ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 como se planteó por el tutor en el archivo que adjunto en el foro e igualmente se aclara desde el principio porque es el único recurso con el que se cuenta para dar solución al problema. FORMULACIÓN ESPECÍFICA DEL PROBLEMA. ¿Cómo usar el ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 para transportar dentro de una planta nuclear, una carga de 60g de un material altamente radioactivo a través de un laberinto? Mejor solución propuesta de acuerdo con la formulación 2 del problema: Construir y programar un prototipo de robot lego ev3 para transportar dentro de una planta nuclear una carga de 60 g de un material altamente radiactivo a través de un laberinto.
Ésta formulación es realizada por el tutor del curso para tener mayor claridad en el problema.
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SISTEMATIZACIÓN DE LA SOLUCIÓN: 1. Diseñar y construir un prototipo del robot LEGO EV3 (Hardware) que permita transportar una carga de 60 g a través de un laberinto. En ésta parte de la solución del problema es tan sencillo como comprender el paso a paso que nos indica la guía del componente práctico del laboratorio, donde nosotros los integrantes del equipo de proyecto iniciamos tomando el kit de Ref. 45544 (EV3) LEGO EDUCATION® y realizamos el inventario de las partes para proceder a la construcción del robot siguiendo las instrucciones del manual del modelo EV3 y de acuerdo con la estrategia de solución del problema que hemos definido.
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Una vez armado el ROBOT LEGO nos queda de la siguiente manera de acuerdo a los sensores que deseemos utilizar.
Fuente: http://teslacoollab.com/wp-content/uploads/2015/10/lego-mindst.jpg 2. Programar el prototipo de robot LEGO EV3 (Software) para resolver el laberinto. Para la programación del ROBOT se hacen necesarios 2 elementos: - Descargar el software EV3 de la página de LEGO, a través del siguiente link: http://www.lego.com/es-es/mindstorms/downloads/download-software Con el fin de lograr el objetivo principal que es de hacer que nuestro ROBOT se mueva y logre hacer el transporte que necesitamos a través del laberinto de la planta nuclear. -
Como segundo elemento primordial es necesario comprender el programa que vamos a utilizar, viendo diferentes fuentes de aprendizaje para la aplicación a nuestro modelo; estas fuentes las podemos encontrar en los siguientes link:
http://www.lego.com/es-es/mindstorms/learn-to-program
https://www.youtube.com/watch?v=6ubzZDqvlQE&ab_channel=Marian aRamirez
https://www.youtube.com/watch?v=EacY_9Ixh68&ab_channel=RubenS ebastian
https://www.youtube.com/watch?v=XcM0sXmBYHY&ab_channel=Iv %C3%A1nPulido
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Podríamos seguir observando más fuentes de información pero con éstas son suficientes para el éxito de nuestro objetivo. El laberinto que se encuentra en la planta nuclear que no conocemos, es probable que esté señalizado por un color específico, como se había planteado anteriormente la solución elegida fue un sistema totalmente programado para que pueda cumplir con su tarea sin importar los obstáculos; por esta razón podemos realizar la programación de nuestro ROBOT con sensores de color que detecten las paredes del camino a seguir realice los giros correspondientes para hallar el fin del camino. Antes de realizar la programación es importante tener en cuenta que los requisitos del sistema tienen que ser Windows XP (sólo 32 bits) y Vista (32/64 bits), excepto versión Starter Edition, con los Service Packs más recientes Windows 7 (32/64 bits) y Windows 8 en modo de escritorio, incluida la versión Starter Edition, con los Service Packs más recientes. Procesador Dual Core a 2,0 GHz o superior 2 GB o más de memoria RAM 2 GB de espacio disponible en disco duro Pantalla XGA (1024 x 768) 1 puerto USB disponible Esto con el fin que nuestro programa cumpla con los requerimientos para que el objetivo principal de la solución a nuestro problema sea exitoso. Desde éste punto de vista nuestra programación quedaría de la siguiente manera, si fuese totalmente guiado su camino o trayectoria:
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3. Hacer la integración del hardware y del software para que el prototipo de robot LEGO EV3 transporte la carga de 60 g a través del laberinto en el menor tiempo posible. Para que ésta parte del proceso se realice de manera adecuada es necesario conectar ambas partes mediante el puerto USB, para lo cual es necesario saber que la Página de software proporciona información variada acerca del Bloque EV3. Siempre se encuentra en la esquina inferior derecha cuando se trabaja con programas y puede minimizarse cuando resulta necesario mediante la pestaña Expandir/Contraer. Aun cuando está contraída, el Controlador de la Página de Software permanecerá visible, lo que le permite descargar su programa o experimento. Los diferentes botones del Controlador de la Página de Software tienen la siguiente funcionalidad: 1. Descargar: descarga el programa al Bloque EV3. 2. Descargar y ejecutar: descarga el programa al Bloque EV3 y lo ejecuta inmediatamente. 3. Descargar y ejecutar seleccionado: descarga solo los bloques resaltados al Bloque EV3 y los ejecuta inmediatamente. El texto EV3 que se encuentra en la ventana pequeña de la parte superior, se tornará rojo cuando haya un Bloque EV3 conectado al equipo. En términos generales una vez programado el Software solo lo descargamos al Hardware para comprobar su funcionamiento y si lo que hemos hecho está de manera correcta.
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Un vez que nuestro ROBOT LEGO MINDSTORMS EV3 éste programado para hallar la solución al laberinto, pudiendo este detectar paredes o colores mediante el sensor, podemos llevar nuestra carga altamente radioactiva por el laberinto de la planta nuclear sin que tenga contacto alguno con las personas. Presupuesto Concepto
Unidad Cantidad
Vr. U.
Vr. T
integrantes)
Hora
250
$5.774
$1.443.500
Tiempo Equipo docente
Hora
15
$15.000
$ 225.000
Uso de instalaciones laboratorio
Hora
15
$30.000
$450.000
Kit Lego
Glb
1
$ 2.121.900 $ 2.121.900
Computador portátil
Glb
1
$999.900
$999.901
Pilas AA X paquete
Glb
3
$3.500
$10500
Lapiceros
Glb
3
$600
$1.800
Cinta aislante
Glb
3
$4.500
$4.500
Tiempo Equipo de proyecto (5
T. presupuesto $4.257.200
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Para el desarrollo del presente proyecto se estima una partida presupuestaria de $4.257.200 CRONOGRAMA: La implementación de SISTEMA ROBÓTICO EV3, para transporte del radiactivo es de 5 semanas de acuerdo al siguiente plan: Fase Descripción
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3
4
5
1 Preparación del proyecto 2 Planos del proyecto 3 Realización 4 Preparación final Ejecución y cierre del 5 proyecto
PROGRAMACION DE EV3 PLANOS DEL PROTOTIPO LEGO EV 3 HARDWARE
material
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PASO A PASO DEL ARMADO LEGO EV3
SENSOR SEGUIDOR DE LINEA
PROGRAMA EMPLEADO PARA LA EJECUCION DEL PROYECTO SOFTWARE
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Se hace una programación por medio de un bucle con un sensor óptico (de colores) el cual sigue una línea de color negro que se demarca en el laberinto para poder guiar el robot EV3 para hacer el recorrido propuesto. Está en la programación que se realizó para utilizar el sensor.
Ya listo nuestro prototipo y el teniendo el software listo para realizar la ejecución del programa de la manera más pertinente vamos a ir a analizar el camino para poder definir de la mejor manera la solución, como se mostraba en una imagen anteriormente presentada tenemos un boceto físico del recorrido que tendrá que realizar nuestro robot, para lo cual debemos retro-alimentar con la configuración apropiada. Ya que nuestro prototipo no conocerá específicamente la solución del laberinto debemos darle unas características en su avance, las cuales se encargaran de que este se guie y encuentre finalmente la solución o la salida. DESCRIPCIÓN. Se hacen varios intentos por cumplir con el objetivo, con mucho éxito en los ensayos, pero a la hora que el tutor nos toma el tiempo infortunadamente el robot EV3 se pierde de la línea y se descontrola lo cual conlleva a que nos descalifiquen y no podamos competir por el primer puesto.
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CONCLUSIONES. Se da como finalizado y ejecutado el proyecto de ingeniería dándonos a entender que el trabajo en equipo es muy importante para nuestras carreras y la organización nos da herramientas para fortalecernos como personas. Y tener que estar en la vanguardia de las actualizaciones y adquirir los conocimiento en los distintos campos de la informática, es fundamental para el desarrollo de muestra carrera como Ingenieros. En el desarrollo de este proyecto se pudo concluir que la robótica es una de las ramas más completas de la tecnología. Un solo robot requiere de ciertos componentes para su armado de conocimientos de micro tecnología, de informática para programarlo, de física para poder calcular cuáles serán sus limitaciones y capacidades a la hora de levantar pesos, transportar objetos de telecomunicaciones si requieren control remoto, o comunicarse entre ellos, de electrónica para establecer toda su instalación eléctrica. A manera de conclusión final, la práctica de laboratorio, tomada como estrategia de aprendizaje, es una herramienta metodológica efectiva de tipo constructivista que nos permite como estudiantes fijar e integrar adecuadamente los conocimientos y crear conocimientos necesarios para establecer tácticas que conlleven a enfrentarnos adecuadamente a problemáticas similares a las que nos encontraremos en la vida profesional. Además, esta metodología desarrolla habilidades instrumentales y prácticas, incentivas para nuestra autonomía y deseo de investigar, e induce a una disciplina de trabajo organizado individual y grupal, que permite optimizar recursos, siguiendo las directrices de la metodología de la investigación.
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REFERENCIAS
BIBLIOGRAFICAS
Tomado y fiel copia de: LEGO® MINDSTORMS guía de uso. LEGO, the LEGO logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks of the/ sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2013 The LEGO Group. 041329. Tipos
de
sensores:
clases
de
sensores
usados
en
la
robotica.
http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/sens_transduct/tipos.htm
Que
es
un
sensor;
descripción
y
usos
de
los
sensores:
electrónicos
Yaskawa:
http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/sens_transduct/que_es.htm
Sala
de
venta
de
controladores,
dispositivos
https://www.yaskawa.com/
Programación lego Ev3: https://www.lego.com/es-es/mindstorms/learn-to-program 48 tutoriales de programación paso a paso: http://ro-botica.com/site-lego-ev3/step-bystep.html
Robot
virtual
Works,
Simulador
Ev3:
© Robomatter, Inc. All Rights Reserved. This product or portions thereof is manufactured under license from Carnegie Mellon University. Robot Virtual Worlds: A robot simulator using languages like ROBOTC for VEX robots, NXT or EV3 robots. http://www.robotvirtualworlds.com/virtualbrick/
Aprende a programar: https://www.lego.com/es-es/mindstorms/learn-to-program
Tutorial del ambiente del software de programación de ev3 mindstorm: https://www.youtube.com/watch?v=6ubzZDqvlQE
Simulación: https://simulation.education.lego.com/#/project1
Imagen tomada de: http://teslacoollab.com/wp-content/uploads/2015/10/lego-mindst.jpg Tomado y fiel copia de: GUIA PARA LA GESTION DE DESECHOS RADIACTIVOS PRODUCIDOS EN MEDICINA NUCLEAR CLASE 2 (MUY BAJA ACTIVIDAD) 2016
