Diseño de una máquina herramienta de 3-ejes con tecnología CNC para operaciones de maquinado

En barraquilla, el sector metalmecánico encargado de operaciones de mecanizado como el fresado y torneado con máquinas CNC es limitado, lo que se traduce en un pobre desarrollo en la industria metalmecánica. El manejo limitado de la maquinaria CNC para mecanizados se debe al elevado costo de los equipos que se requieren para el mecanizado de piezas con geometría compleja y altas tolerancias de fabricación. En el Atlántico según Lora & Pinedo (2012) tiene un 4% de participación en la industria metalmecánica, con lo cual se observa una oportunidad de negocio donde los estudiantes de pregrado de la Universidad del Norte se han propuesto a diseñar una máquina herramienta de tres ejes para mecanizado de aluminios y aceros dúctiles con un bajo costo de inversión y una disminución en el consumo de energía durante la operación. El presente proyecto describe los procesos de mecanizado, las fases de diseño conceptual, básico y detallado de una máquina herramienta CNC para fresado, enfocado principalmente en la arquitectura del mecanismo según la metodología Dieter & Schmidt (2012). El proyecto se fundamentó en una revisión del estado del arte, de la técnica y una revisión de patentes; donde se encontraron opciones de arquitecturas las cuales pueden ser optimizadas. La definición de requerimientos y especificaciones se realizó usando el método de despliegue de la función de calidad (QFD). Se realizó una descomposición funcional donde se identificaron las funciones de primer, segundo y tercer nivel, generando así tres alternativas de solución para cada función, las cuales se evaluaron con el método AHP. Por último, como resultado del proyecto, se implementó el uso de la arquitectura de robot paralelo RRPRR basado en Petko & Karpiel (2005), con la cual se busca una disminución de los costos de consumo energético, una precisión competitiva y un costo de adquisición menor en comparación maquinas CNC con similar espacio de trabajo que se encuentran en el mercado actualmente

Análisis y puesta en marcha de una plataforma triaxial como demostrador tecnológico

El trabajo fin de grado tiene como objetivo dotar al Laboratorio de Estructuras y Sistemas Inteligentes del Instituto Tecnológico de Aragón de una plataforma triaxial.El trabajo realizado servirá para mostrar el proceso de diseño basado en modelos (MBDE) con un sistema que aúna distintos componentes y tecnologías. Para aumentar la visibilidad del dispositivo y su posterior uso como demostrador, se incluirá el control de la posición de una bola colocada sobre la plataforma, cerrándose el bucle de control mediante una cámara.El proyecto se realizará tomando un concepto pre-existente y realizando su análisis y puesta en marcha siguiendo la metodología de diseño basado en V: verificación modular del diseño usando simulación, verificación experimental de cada componente, montaje del sistema completo y validación completa.Los pasos que se van a seguir son: revisión de soluciones tecnológicas para plataformas triaxiales; características técnicas del diseño seleccionado; revisión y validación software; análisis cinemático basado en modelos; verificación modular del sistema de control; montaje, puesta en marcha y validación del sistema completo.<br /

Diseño de robot de exploración semi-autónomo

Se diseña un sistema mecatrónico enfocado en la localización de personas víctimas de catástrofes naturales, para lo cual se implementaron diferentes sistemas electrónicos, mecánicos y de control, con el fin de hacer del sistema una herramienta útil y eficiente a la hora de brindar ayuda a los organismos de socorro para lograr de manera conjunta la disminución de víctimas mortales exclusivamente por el tiempo que tarda la labor de rastreo, por este motivo se presta especial atención a factores como lo son el lugar en que se va a desenvolver el robot y las posibles causas que pueden afectar su desempeño debido a cuestiones de entorno y movilidad, también se consideran técnicas de procesamiento que se ajustan mejor a ésta labor sin dejar a un lado la optimización de recursos en cuanto a tratamiento de información y autonomía, donde se pretende utilizar un Kinect como sensor principal para adquisición de información junto a las herramientas que ofrece ROS como sistema operativo para facilitar el tratamiento de información y a su vez para determinar acciones a tomar, además de poseer la ventaja de ser monitoreado desde un ordenador remoto por medio de comunicación inalámbrica que permite el intercambio de información sobre el entorno y el control del dispositivo por medio de un usuario si así lo requiere la ocasión; por lo tanto y sujeto a estrictos parámetros de funcionalidad y operación, se diseña un robot semi-autónomo como un complejo sistema mecatrónico con las herramientas necesarias para enfrentarse a las adversidades del ambiente y aun así poder lograr el objetivo principal de localizar personas en medio de un desastre medioambiental, implementando tecnología e ingeniería de alto nivel

Plataforma estabilizadora auto controlada

El tema del cual tratara el proyecto son los robots paralelos y su implementación física de control. La Plataforma Stewart, se define como una estructura cinemática compuesta por dos plataformas y seis actuadores, donde la plataforma de base es fija, y la plataforma superior es móvil. Los seis actuadores unen ambas plataformas, y se encuentran sujetos a la plataforma superior unidos por pares, por lo tanto, hay tres puntos en la plataforma superior, de cada cual salen dos puntales que están unidos a sus respectivos actuadores. Estos actuadores son independientes entre sí, y son los que permiten orientar y posicionar la plataforma superior. El prototipo se ha construido en forma física

Aceleración de algoritmos de localización para robots móviles en 3D mediante CUDA®

La localización de un robot es uno de los problemas a los que se enfrenta actualmente la robótica moderna. El algoritmo desarrollado en la Universidad Carlos III, llamado RELF-3D, intenta resolver este problema, centrándose en hacerlo cuando no hay conocimiento acerca de la posición de partida. El robot MANFRED-V2 está programado con él para encontrar su posición haciendo comparaciones con un mapa precargado de uno de los edificios del campus. Mide las distancias a las diferentes paredes que hay en su posición actual con varios escáneres láser, a continuación, se ejecuta el algoritmo RELF-3D. Este algoritmo se basa en la adaptación genética, creando poblaciones aleatorias que representan posiciones dentro del mapa y haciendo que evolucionen a una solución óptima. Sin embargo, el algoritmo necesita hacer varios cálculos para calcular las distancias, evaluar sus errores y por lo tanto se requiere una gran cantidad de tiempo. Este proyecto ha sido propuesto para encontrar una manera de resolver este problema. El objetivo es llegar a un tiempo de cálculo aceptable utilizando la computación paralela. Por lo tanto un lenguaje de programación debe ser elegido. La decisión fue utilizar las bibliotecas CUDA® de NVIDIA ™ para el lenguaje C, debido a su proximidad con el lenguaje C original y la disponibilidad de las arquitecturas CUDA® en la casi totalidad de las GPUs de esta compañía por un precio razonable. El resultado obtenido superará expectativas del lector debido a la cantidad de tiempo ahorrado mediante el uso de suficientes hilos paralelos para resolver todas las posibles distancias medidas al mismo tiempo. Varias propuestas para desarrollos futuros del algoritmo RELF-3D se hacen después de las conclusiones, así como algunas proposiciones de mejora del hardware.Locating a robot is one of the main problems faced nowadays by modern robotics. The algorithm developed in the Carlos III University called RELF-3D tries to solve this problem, focusing on doing it when there is no knowledge about the starting position. The robot MANFRED-V2 is programmed with it to find its position by making comparisons with a preloaded map of one of the buildings of the campus. The laser scan is used to measure distances to the walls, and then the algorithm RELF-3D is executed. This algorithm is based on adaptive genetics, creating randomized populations that represent positions within the map and evolving them to an optimal solution. However, the algorithm needs to make several computations to calculate the distances, evaluate its errors and hence a lot of time is required. This project has been proposed to find out a way to solve this problem. The goal is to reach an acceptable computational time using parallel computing. Therefore a programming language must be chosen. The decision was to use the CUDA® libraries from NVIDIA™ for the C language, because of its proximity to the original C language and the availability of the CUDA® architectures in almost all of this company GPUs for a reasonable price. The result obtained will surpass the reader’s expectative because of the amount of time saved by using enough parallel threads to solve all the possible distances measured at the same time. A few proposals for future developments of the RELF-3D algorithm are made after the conclusions, as well as some hardware improvements.Ingeniería Técnica en Mecánic

Diseño y construcción del subsitema electrónico para el control de un brazo robot de 5 GDL

El programa de Maestría de Ingeniería Mecatrónica de la PUCP desea contar con un brazo robot de 5GDL, teniendo a la fecha la estructura mecánica; ahora desea agregarle la parte electrónica para la enseñanza de robótica avanzada. El desarrollo del sistema experimental ha sido dividido en 3 partes en el curso Proyecto Electrónico 1 de la especialidad de Ingeniería Electrónica y está generando 3 tesis de pregrado, una ya sustentada; acá se abordan las partes más relevantes de esos trabajos: el hardware electrónico, la interface de usuario, y el control electrónico que permite la cinemática directa e inversa, así como el seguimiento de una trayectoria. Lo que se ha desarrollado en esta tesis en la parte de hardware es la selección de los motores, excitadores y sensores de posición, se ha diseñado e implementado un controlador Maestro y 5 controladores Esclavos. En la parte de software se ha desarrollado una interfaz desde una PC en Visual Basic para que se ingresen los movimientos que debe realizar cada una de sus 5 articulaciones del brazo robot, ya sea de un punto inicial a otro final, o para que describa una trayectoria. También se ha realizado la comunicación en lenguaje C entre la mencionada interfaz y el controlador maestro, y la comunicación de este último con los 5 controladores esclavos; finalmente se ha realizado un control PD en cada articulación. El brazo robot cuenta con sensores de fines de carrera y detectores de sobre corriente que cuando se activen harán que el robot detenga su movimiento para evitar cualquier accidente.Tesi

Brazo robotizado para alimentación y descarga de un sistema de producción de piezas de madera

Para este proyecto se estudiaron fundamentos básicos de la robótica como lo son la hidráulica y la neumática, los cuales son necesarios para comprender el comportamiento de los fluidos dentro de cada cilindro que compone al sistema de producción de piezas de madera y al manipulador. Otro fundamento básico es la morfología, el cual nos indica como está constituido el manipulador mecánicamente, además de explicar las funciones de cada componente y los tipos de manipuladores que pueden ser construidos. Denavit-Hartenberg y el método geométrico son dos representaciones matemáticas de cómo el manipulador se va a ubicar y va a trabajar en el espacio limitado que éste tiene. Tanto el sistema de manufactura como el manipulador van a ser programados en el autómata SIMATIC® S7 CPU 314, y para ello es necesario conocer el lenguaje de programación de este PLC. Para poder obtener una completa visualización en tiempo real de ambos sistemas integrados en uno solo, se utiliza una herramienta llamada red de Petri, la cual simula todo el sistema en conjunto y nos permite solucionar los errores que éste puede presentar. En este documento se representa la simulación completa del brazo robotizado y del sistema de taladrado de piezas de madera en AUTOMATION STUDIO® 5.0 el cual concluye un preciso funcionamiento de todo el sistema en conjunto y nos demuestra que la implementación es viable

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT CAMINANTE HEXAPODO BASADO EN LEGO Y ARDUINO

[ES] En el siguiente trabajo se realiza el diseño e implementación de un robot caminante hexápodo el cual se podrá utilizar en un programa formativo dirigido al ciclo de educación secundaria. Dicho programa introduce herramientas básicas de programación y metodologías relacionadas con las nuevas tecnologías, con el objetivo de acercar a los alumnos al mundo de la ingeniería. El proyecto pretende ser una alternativa novedosa a los trabajos realizados en distintas asignaturas, como por ejemplo tecnología. Para el diseño del robot se ha utilizado el software Lego Digital Designer, realizándose una maqueta con piezas Lego. Más tarde, para reducir costes y aumentar prestaciones, se optó por el diseño en INVENTOR de distintas piezas que se utilizarían como estructura. En la parte de control se ha optado por las placas Arduino que integran un microcontrolador, así como un entorno de desarrollo. De esta forma, al implementar un programa no muy complicado, se puede controlar los motores desde una aplicación móvil, creada con AppInventor, la cual se comunica con la placa mediante el módulo bluetooth que se ha conectado. A lo largo del proyecto se detallarán los distintos componentes utilizados, el diseño de cada una de las configuraciones, la programación del software y el coste del mismo.[CA] En el següent treball es realitza el disseny e implementació d’un robot caminant hexàpode el qual s’utilitzarà en un programa d’interacció amb les escoles. Aquest programa introdueix ferramentes bàsiques de programació i metodologies relacionades amb les noves tecnologies, amb l’objectiu d’apropar els alumnes al mon de l’enginyeria . El projecte pretén ser una alternativa nova als treballs realitzats en diferents assignatures , com per exemple tecnologia. Per al disseny del robot s’ha emprat el software Lego Digital Designer, fent-se una maqueta amb peces Lego. Més endavant, per reduir costos y augmentar prestacions, es va optar pel disseny en INVENTOR de diferents peces que s’utilitzarien com estructura. En la part de control es va optar per les plaques Arduino que integren un microcontrolador, així com un entorn de desenvolupament. D’aquesta forma, al implementar un programa no molt complicat , es pot fer el control dels motors des d’una aplicació mòbil, creada amb AppInventor, la qual es comunica amb la placa Arduino mitjançant el mòdul bluethooth que s’ha connectat. Al llarg del projecte es detallaran els diferents components utilitzats, el disseny de cadascuna de les configuracions, la configuració del software i el cost del mateix.[EN] In the next document it’s performed the design and implementation of a hexapod wayfarer robot, which will be used in a program of interaction with schools. This program introduces basic programming tools and methodologies related to new technologies, with the aim of bring in to the world of engineering. The project aims to be an alternative to the work that is made in different subjects, such as technology. For the design of the robot, it has been used the software Lego Digital Designer, making a model with Lego pieces. Later, to reduce costs and increase benefits, we chose INVENTOR to design different parts of the structure. In the control part it has chosen Arduino boards that integrate a microcontroller and a development environment. Thus, by implementing a not very complicated program, we can control the motors from a mobile application, created with AppInventor, which communicates with the board by the Bluetooth module. Throughout the project, we will explain the components used, the design of each configurations, the software program and the cost of the project.Esteve Villar Del Saz, F. (2016). DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT CAMINANTE HEXAPODO BASADO EN LEGO Y ARDUINO. http://hdl.handle.net/10251/70158.TFG

Sistema de entrenamiento para un brazo articulado portátil

El proyecto está enmarcado dentro del ámbito de la robótica enfocada a la rehabilitación, asistencia y compensación funcional de personas con discapacidades motoras. Se ha querido desarrollar un sistema de entrenamiento en el que el usuario final pueda decidir qué interfaces y configuraciones se adaptan mejor a sus habilidades para controlar el brazo articulado iARM

Diseño e implementación de un ruteador CNC de tres ejes para la mejora en el proceso de desarrollo de robots educativos en la empresa CIDIACCTEC.

En el siguiente trabajo se desarrolla la implementación de un ruteador CNC de tres ejes para mejorar y acelerar el proceso de desarrollo de robots educativos en la empresa CIDIACCTEC. Este proyecto se desarrolla en los laboratorios de la empresa CIDIACCTEC y las validaciones de funcionamiento mediante protocolos de prueba se desarrollan en los laboratorios de la Universidad Nacional del Callao. El proyecto consiste en una máquina de corte y fresado con sensores de posición, sistema embebido de monitoreo, control numérico computarizado, sistema cartesiano de tres ejes y software de control basado en open source. El presente trabajo se divide en cuatro capítulos, en el primero se describe el problema que tiene la empresa para obtener el material educativo y se definen los objetivos para solucionarlo. En el segundo capítulo vemos algunos resúmenes de investigación anteriores que nos sirve como base para realizar nuestro proyecto, se explica también algunas tecnologías que serán tomadas en cuenta para implementar nuestro ruteador. En el tercer capítulo desarrollamos la solución del problema, se muestra un esquema de funcionalidades del ruteador, la etapa de diseño de la estructura y módulos de la máquina, el ensamblaje de los componentes físicos y las pruebas de validación por medio de un plan de pruebas. Por ultimo en el cuarto capítulo se observan los resultados del proyecto y las conclusiones.Campus Lima Centr