Síntesis de mecanismos : aplicación al mecanismo de apertura de puertas de un autobús

En el estudio de mecanismos que se imparte en nuestra titulación, se enseña a realizar el análisis del movimiento de un mecanismo dado, donde sus medidas y componentes son datos. En nuestro proyecto, haremos el proceso inverso, pretendemos encontrar un mecanismo que da lugar a un movimiento prescrito (ingeniería inversa). Esta situación se conoce como síntesis de mecanismos y puede presentar muchas alternativas de solución.Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica, Expresión Gráfica en la Ingeniería, Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametría, Ingeniería Mecánica e Ingeniería de los Procesos de FabricaciónIngeniero Técnico Industrial, Especialidad en Mecánic

Identificación de criterios de diseño para el desarrollo de mecanismos planos utilizados en rehabilitación de dedos

En los últimos 20 años se han diseñado diversos dispositivos para rehabilitación de mano, cada uno con distintos enfoques de diseño, en cuanto a capacidades de movimiento o de fuerzas, sistemas de actuación, ajustes dimensionales, dedos participantes, peso y dimensiones entre otros. Derivado de esta diversidad de enfoques, el diseño mecánico de los dispositivos resulta en un conjunto de configuraciones cinemáticas que no siempre conducen a los resultados esperados, por lo que el diseño final del dispositivo usualmente debe pasar por un proceso de rediseño a fin de mejorar u optimizar sus capacidades. En consecuencia, en este trabajo se presenta una propuesta de criterios de diseño mecánico identificados y delimitados a partir de un estudio minucioso de los diseños reportados en la literatura durante el periodo 2000-2020. Este conjunto de criterios engloba los aspectos fundamentales para el diseño de dispositivos para la rehabilitación de la mano bajo distintas necesidades. La importancia de este trabajo radica en que la propuesta presentada será capaz de guiar, al desarrollador o investigador, por la vía más directa y rápida posible en la obtención de mecanismos planos útiles para el diseño de dispositivos de rehabilitación de dedos. Esto sin sacrificar los requerimientos mínimos de cualquier dispositivo de este tipo. Para validar el uso de los criterios de diseño, se presentan dos casos de estudio enfocados en el diseño de dispositivos de rehabilitación post accidente cerebrovascular. El primero de ellos corresponde al diseño de un dispositivo portable para el dedo índice, llegando hasta la etapa del modelo mecánico en software de diseño. El segundo caso, incluye la propuesta de tres mecanismos planos que en conjunto pueden ser aplicados para el diseño de un dispositivo de rehabilitación portátil

Modelado y análisis de mecanismos para funciones de Pick & Place

Este proyecto trata de analizar el comportamiento de una serie de mecanismos que pretenden ser utilizados en la práctica como mecanismo de acción en brazos robóticos. Dichos brazos robóticos se diseñarán con vista a realizar funciones de pick & place en líneas de fabricación. La diferencia de estos mecanismos con los que existen en la actualidad es la simplicidad en cuanto al control de la actuación. En el presente estudio, la actuación es llevada a cabo por un sólo motor. Cada uno de los mecanismos analizados estará compuesto por una serie de eslabones unidos mediante un conjunto de pasador o bulón y arandelas. Para el diseño en 3D se utilizará el programa PRO/ ENGINEER (PRO-E) que, dentro del mismo paquete, nos permite crear tanto la geometría de cada pieza como el ensamblaje del modelo de cada mecanismo. Además el programa cuenta con una serie de herramientas o módulos para realizar distintos análisis mecánicos. En el caso de este proyecto se va a utilizar el módulo PRO/ MECHANISM para simular el mecanismo en movimiento y obtener los resultados cinemáticos y dinámicos deseados. También se realizará una introducción al uso de la aplicación PRO/ MECHANICA para el análisis mediante elementos finitos (en adelante FEM). El proyecto consistirá en la realización del diseño y análisis de 5 mecanismos diferentes. Tras ello se seleccionará el mecanismo que se considere óptimo de entre los seleccionados y se hará una comparativa a nivel de eficiencia de cada uno de ellos. Para que el proyecto no se extienda innecesariamente y goce de un carácter fundamentalmente práctico, se detallará tanto el proceso de generación de la geometría y del análisis mecánico de los diferentes mecanismos como la introducción a lo que sería una optimización aplicable a cualquiera de los mecanismos utilizados en el proyecto. También se hará una breve introducción teórica sobre la actualidad robótica y el diseño en ingeniería. El documento recogerá el diseño general de mecanismos mediante Pro-e utilizando como ejemplo uno de los mecanismos de estudio. Es por ello que en el apartado de diseño no aparecerá el diseño detallado de cada uno de los mecanismos, aunque todos ellos han sido diseñados y ensamblados mediante el mismo proceso. A continuación se exponen, de forma muy breve y simplificada, los pasos a seguir en el modelado y análisis del diseño del mecanismo. · Creación de secciones a extruir. · Generación de la geometría en 3D de cada pieza individualmente. · Ensamblado de las piezas de forma que las conexiones definan un mecanismo. · Análisis el mecanismo en PRO MECHANISM. · Generación del informe de resultados. · Optimización mediante aplicación PRO MECHANICA.Ingeniería Técnica en Mecánic

Algoritmos de geometría diferencial para la locomoción y navegación bípedas de robots humanoides: Aplicación al robot RH0

Los humanos crean entornos adecuados para ser habitados por ellos mismos, por lo que un robot humanoide es un instrumento muy bien adaptado para proporcionar muchos servicios a las personas. Sin embargo, todavía nos encontramos lejos de una producción comercial masiva de humanoides fiables y útiles para la sociedad. Una de las principales razones que justifican la situación actual es el formidable desafío computacional que presentan estos sistemas mecánicos, debido a la complejidad dada por el gran número de restricciones y grados de libertad. Cuando la complejidad es grande, la necesidad de formulaciones matemáticas elegantes se convierte en un asunto de extrema importancia, porque nos permite construir soluciones eficaces. Por ello, este trabajo aborda la investigación en robótica utilizando técnicas de Geometría Diferencial, basadas en la teoría matemática de Grupos y Álgebras de Lie y herramientas de Geometría Computacional para el análisis de interfaces en evolución. Estas formulaciones conducen a aplicaciones con soluciones cerradas y completas, numéricamente estables y con una clara interpretación geométrica. Esta tesis pionera en el campo de la investigación con robots, tiene como objetivo fundamental la resolución completa del problema de Locomoción y Navegación Bípeda de Robots Humanoides. Para ello, desarrolla nuevos modelos y algoritmos geométricos de propósito general, no presentados anteriormente en la literatura. Estas nuevas soluciones son potentes, flexibles y válidas para aplicaciones en tiempo real. El nuevo algoritmo “Un Paso Adelante” (UPA), resuelve la locomoción bípeda de un humanoide, basándose en el nuevo modelo “División Cinemática Sagital” (DCS), que da soluciones cerradas al problema cinemático inverso del robot. El nuevo algoritmo “Método Modificado de Marcha Rápida” (M3R) proporciona trayectorias libres de colisiones para resolver problemas de planificación, sea cual fuere la estructura del entorno de trabajo. Para la navegación del robot humanoide, introducimos el nuevo modelo “Trayectoria Corporal Global” (TCG). Se ha creado un nuevo Simulador de Realidad Virtual (RobManSim) para robots, que permite desarrollar las teorías presentadas. Los nuevos modelos y algoritmos introducidos en esta tesis, se han probado con éxito en experimentos reales con el humanoide RH0 de la Universidad Carlos III de Madrid. Sinceramente, creemos que los mejores diseños y aplicaciones son concebidos con elegancia de pensamiento. Esta es la idea que ha inspirado los trabajos de esta tesis, para acercar siquiera en algo, ese futuro de humanoides socialmente útiles, diseñados a la medida del hombre.The humankind creates environments suited to be inhabited by them, therefore a humanoid robot is a tool very well adapted to provide a lot of services to people. Nevertheless, we are still far from a commercial production of reliable humanoids really useful to our society. One of the main reasons which justify the current situation is the formidable computational challenge presented by these mechanical systems, mainly because of the complexity given by the high number of restrictions and degrees of freedom. When the complexity is huge, the need for some elegant mathematical formulations becomes a paramount issue, because it allows us to build up efficient solutions. Therefore, this work explores the research on robotics using some Differential Geometry techniques based on the mathematical theory of Lie Groups and Algebras, and some Computational Geometry tools from the analysis of evolving interfaces. These formulations lead to applications with closed and complete solutions, which are numerically stable, and with a very clear geometrical interpretation. This pioneering thesis on the field of research with robots has a fundamental goal; that is to obtain the complete solution for the Humanoid Robot Bipedal Locomotion and Navigation problem. For doing so, it develops new geometric models and algorithms of general purpose, which have not been presented in the literature before. These new solutions are powerful, flexible and valid to real time applications. The new algorithm “One Step Goal” (OSG), solves the bipedal locomotion based upon the new humanoid model called “Sagittal Kinematics Division” (SKD), which provides closed solutions for the robot inverse kinematics problem. The new algorithm “Fast Marching Method Modified” (FM3) delivers collision-free trajectories to solve the path planning problems, whatever the structure of the working environment. For the humanoid robot navigation problem, the new model “Whole Body Trajectory” (WBT) is introduced. A new Virtual Reality Simulator (RobManSim) for humanoid robots has been created, in order to develop the herein presented theories. The new models and algorithms introduced by this thesis have been successfully tested through real experiments with the humanoid RH0 of the University Carlos III of Madrid. Sincerely, we believe that the best designs and applications are conceived with elegance o mind and this is the inspirational idea for the new developments of this thesis, in order to bring a little bit closer, a future of socially useful humanoids made up to the measure of the mankind

Diseño e Implementación de un Robot Paralelo Tipo Delta de 3 Grados de Libertad Controlado por Medio de Lógica Difusa para la Clasificación de Objetos

El presente proyecto de tesis consiste en el diseño e implementación de un robot paralelo delta de 3 GDL que emula el movimiento básico de la clasificación de objetos, controlado por medio de una estrategia de control difuso. Para llevar a cabo el proyecto se realizó una serie de análisis que contemplan estudios en la cinemática, dinámica, mecánica, electrónica, software y control relacionado al robot. Así mismo, el diseño y selección de un controlador difuso adecuado se basó en el comportamiento real del robot adquirido mediante diversas evaluaciones. Se consiguió crear programas en lenguaje estructurado que permitan ejercer distintas funciones como ejecución de instrucciones de movimiento y adquisición de datos de manera continua. Palabras Clave: Paralelo, Robot, Lógica Difusa, GDL, Control.Tesi

Design and prototyping of compliant mechanisms for biomimetic locomotion

[ES]En el presente Trabajo de Fin de Grado se estudia la construcción de un robot móvil con locomoción biomimética utilizando mecanismos flexibles que en un futuro podría utilizarse para el desplazamiento de cargas por terrenos accidentados. Existen diversas ventajas para que la locomoción biomimética pueda sustituir a la locomoción por ruedas en el transporte de cargas. Destaca la mayor capacidad para trabajar sobre superficies de mayor dificultad debido a la naturaleza del terreno. Además, estos mecanismos son incluso capaces de saltar obstáculos y con gran frecuencia suelen consumir menos energía. En este trabajo se sustituyen los mecanismos rígidos convencionales por mecanismos flexibles que presentan numerosas ventajas frente a los primeros

Desarrollo y validación de un modelo dinámico para una pila de combustible tipo PEM

JORNADAS DE AUTOMÁTICA (27) (27.2006.ALMERÍA)El objetivo de este trabajo es realizar un modelo dinámico detallado de una pila de combustible tipo PEM de 1.2 kW de potencia nominal. El modelo desarrollado incluye efectos como el ’flooding’ y la dinámica de la temperatura y es de utilidad para poder diseñar y ensayar controles tanto de la válvula de purga como de la refrigeración de la pila mediante un ventilador. Se ha desarrollado un novedoso tratamiento de la ecuación experimental que modela la curva de polarización que simplifica considerablemente su caracterización. Por último el modelo realizado ha sido validado con datos tomados de una pila real

Evolución tecnológica en la identificación de averías en sistemas mecánicos

El principal objetivo de este proyecto es investigar los avances que se han producido en los últimos años en las técnicas de análisis de vibraciones de sistemas rotativos. Como es imposible abarcar en un solo proyecto todos los sistemas rotativos, nos vamos a centrar en los rodamientos, ya que, aunque son elementos baratos en comparación con otros, son los más susceptibles de fallar por los esfuerzos que soportan, y su ruptura muchas veces imposibilita el uso de las máquinas. Esto ha generado que en los últimos años se haya invertido numerosos recursos para intentar detectar los defectos lo antes posible, y de la manera más eficaz. Para estudiar la evolución de las técnicas nos vamos a apoyar principalmente en los trabajos, proyectos y tesis publicadas en la Universidad Carlos III en los últimos años. Con esta información podremos hacer una recopilación de las distintas técnicas y explicaremos las características y los ámbitos de aplicación de cada una de ellas. Nuestro punto de partida para este proyecto va a ser la tesis “Catálogo de identificación de averías a través del análisis espectral”, realizada por D. Carlos José Roda Vázquez en 1995. En los momentos en que se publicó la tesis, se convirtió en un estupendo resumen del estado de la técnica que se usaba para el análisis de vibraciones dentro del marco del mantenimiento preventivo en aplicaciones industriales. Las otras tesis que vamos a estudiar con profundidad son las pertenecientes a D. Higinio Rubio Alonso (2003), D. Omar José Lara Castro (2007), D. José María Marín López (2009) y Dª. María Jesús Gómez García (2014). Compararemos la forma que tienen de tratar las señales vibratorias para caracterizar posibles defectos, y buscaremos tanto los puntos comunes como las particularidades de cada una de las tesis.Ingeniería Técnica en Mecánic

Análisis y simulación del robot bípedo PASIBOT

El desarrollo del robot bípedo ―PASIBOT es un proyecto ambicioso en el campo de los robots de servicio: En contraposición con la gran mayoría robots humanoides actuales que presentan un gran número de grados de libertad, lo que repercute en elevado peso debido a los diferentes actuadores necesarios para producir el movimiento, con este robot se plantea una nueva concepción y un nuevo enfoque. Para ello se ha desarrollado un primer modelo de un solo grado de libertad, a través del cual se consigue una configuración muy ligera que reproduce el caminar humano. Esta característica tan restrictiva de PASIBOT exigió el diseño de un mecanismo que hiciese caminar al robot con el giro de un pequeño motor eléctrico. El robot PASIBOT fue fabricado en el taller de la Universidad según el diseño ideado por sus creadores. Una vez construido, fue probado y se observó que su funcionamiento no se correspondía con el teórico, sino que en fase de apoyo simple vuelca lateralmente El objetivo que se persigue con la realización de este proyecto es el de analizar y optimizar el diseño del robot PASIBOT realizado por el Grupo MAQLAB (Laboratorio de Máquinas) con anterioridad, con el fin de detectar y corregir sus disfunciones y conseguir un funcionamiento del mismo más estable y funcional. Se pretende analizar el motivo de las inestabilidades del PASIBOT haciendo varios estudios de trayectorias de centros de masa, análisis de movimientos, velocidades y aceleraciones así como evaluación de los pares que se producen en las manivelas. Teniendo en cuenta la situación actual del proyecto PASIBOT los objetivos de este proyecto son los siguientes: - Modelar una copia simplificada de PASIBOT utilizando la herramienta informática SOLID EDGE y diseñar un nuevo sistema de estabilización mediante la introducción de un actuador horizontal. Esta réplica virtual permitirá realizar el análisis del robot y de sus mejoras sin necesidad de construir costosos prototipos físicos. - Definir y concretar las causas del comportamiento inestable del robot para poder trabajar sobre ellas. Idear soluciones al problema que se plantea, realizando el diseño y detallando las bases teóricas que avalan estas propuestas. - Implementación del nuevo modelo en el programa ADAMS, simulación del bípedo con el nuevo estabilizador y realización de un análisis sobre el modelo virtual de PASIBOT para verificar la exactitud y validez de las mejoras propuestas. - Analizar los resultados obtenidos y extraer conclusiones. - Por último se redactará la presente memoria documental del proyecto.Ingeniería Técnica en Mecánic