Robot de Sumo Adaptable para mltiples Usos (Marzo de 2007)

Robot de Sumo Adaptable para mltiples Usos (Marzo de 2007)

Oscar Ivn Senz Rivera, Miembro, IEEE, cdigo, 44031115

Abstracto: En este paper se hace una propuesta para el diseo, elaboracin y construccin de un robot de sumo el cual, tendr unas medidas inferiores a 20*20 cm, que se puede adaptar para, concursos de otras categoras. Este robot no solo tendr diseo (solid edge), clculos de poleas, cadenas sino una simulacin por las herramientas: algor y visual nastran, los cuales servirn para hacer anlisis de estructura esfuerzo y otras, tambin se abstraer el modelo dinmico, al igual que el comportamiento de la planta.

Indice terminolgico:

I. INTRODUCCION

Este informe es escrito con el fin de presentar una propuesta para, la construccin de un robot multiadaptable, tiene el objetivo principal de participar en mltiples concursos en la ciudad de bogota y servir a otros estudiantes de ingeniera para mostrar un modelo de robot, funcional, fcil de construir, adems de esto a medida que pase el tiempo del semestre tendr anlisis de planta comportamiento y limitaciones de programacin que nos la dar la estabilidad del sistema a travs de la herramienta matlab. Otras herramientas de anlisis de planta sern hechas por problemas de optimabilidad estocstica. El funcionamiento de este sistema debe ser ptimo y confiable en el momento de concursar. Esta dirigido a presentar el modelo inicial del robot. Escrito recibido jueves 22 de marzo de 2007. (Es entregado para revisin y correccin) para el Ing. Jos Antonio tumialan publicado Bogota Colombia, anteproyecto. Es soportado por correcciones del profesor encargado, este escrito fue realizado por: Oscar Ivn Senz cod. 44031115, estudiante de pregrado de Ingeniera de diseo y automatizacin electrnica, Universidad de la Salle, miembro IEEE concursante en torneo de robtica organizado universidad Distrital de Colombia, (e-mail: oscar_salle@yahoo.es),

II. OBJETIVOSA. 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.B. Objetivos especficos:

Aplicar conocimientos anteriormente en diseo, conceptos nuevos que nos da el control discreto. Utilizar el modelamiento de la planta para limitar nuestros recursos de programacin y estrategias. Obtener un diseo bueno y eficiente para concursos futuros. Tener un nivel suficiente para hacer atracciones de funcionamiento y correcciones de problema mecnicos, circuitos, programacin.II. Alcances del proyecto

Tener un sistema bsico de inicio para prximos concursos emulable y de competicin.

Activar el inters de otros estudiantes en la robtica como el mejor anlisis de plantas y aplicacin de control discreto para un mejor control.

Tomar este proyecto como un aprendizaje correcto de control para aplicacin de este en futuros proyectos de mayor importancia.

III. ESTRUTURA MECANICA

A. Armazn

El sistema mecnico del armazn es una estructura en forma de caja el material usado en la estructura es lamina galvanizada n# 24 o n# 18, su armaje esta constituido por dobleces de 90 y esta expuesto a modificaciones esta unido por tornillos 1/8 cortos para la caja, con huecos hechos para la introduccin de tornillos. Se considera por la competencia para la cual este hecha debe estar muy cercano del suelo.

Fig.1 Armazn general de la estructura. Vista lateral huecos de mayor dimetro para unin motor ruedas, huecos pequeos para unin ruedas armazn

Fig.2 Armazn general de la estructura, vista superior parte izquierda, parte derecha vista frontal.B. Ruedas Las ruedas estn constituidas por 4 elementos y uniones a la estructura principal, que son:

Fig.3 Estructura de la rueda, vista lateral, tomamos rueda como el armazn que genera el movimiento en el robot y no solo el elemento que gira.

B.1 Ruedas:

Estn hechas en polietileno, son ruedas de diente plano para hacer unin con una banda unidas con un pasador.

Fig.4 Estructura de la rueda dentada, vista lateral.

B.2 Pasadores: Para este tipo de diseo hay dos pasadores el de unin con motor y el de sostenimiento normal:

Fig.6 Pasador unin motor, vista frontal, vista lateral.

Fig.5 Pasador parte de atrs, vista frontal, vista lateral.

B.3 Banda: La banda es una correa de una longitud aproximada de 17 centmetros de rueda a rueda:

Fig.6 Banda correa dentada, vista frontal, vista lateral.

B.4 Tornillos: Son la unin entre la rueda y el armazn principal mantienen una distancia fija de la rueda al armazn se hace un separamiento tambin por pasadores:

Fig.7 Tornillo separador se usan 4 por cada llanta, vista frontal, vista lateral.

B.5 Armadura:

Armadura que sostiene al sistema hecho en ngulos de aluminio para el sostenimiento de toda la rueda consta de 6 hoyos o perforaciones.

Fig.8 Armadura sostenedora de toda la llanta, vista frontal, vista lateral, vista superior.

III. Descripcin de conexionesLa estructura:

para el sostenimiento de motores, en el armazn de las ruedas se usara tubo cuadrado de dos tamaos de 2 cm y de 3,7 cm, las ruedas sern engranes de diente plano de 5,7 cm de dimetro, se usaran acoples para los motores ya que tienen engranes , los motores irn directamente conectados a las ruedas con un pasador de mas o menos de 7 cm, para asegurar las ruedas al pasador se utilizara un tornillo de sujecin que va interno a la rueda, para la sujecin de las ruedas a la estructura se usaran tornillo largos con tuerca para la sujecin, para su buena separacin se usara tubo hueco de aluminio de 5 mm de dimetro, las ruedas estarn unidas por una correa, que ser calculada por la separacin de estas, por el dimetro, numero de dientes.

La sujecin de la oruga a los motores se har con la parte sobrante de los tornillos y se tendra una separacin hecha con tubo hueco de 0,5 y con el pasador conectado a la rueda en este tambin se ara una sujecin de tornillo.

IV. Sensores:

Los sensores irn colocados en la parte frontal, inferior, posterior del robot.

V. Mtodo de ensamblaje:

Los tubos de la oruga sern unidos por ngulos conectados por tornillos, o por remaches, para conectar las partes que sostendrn la oruga se har por tornillos como ya se dijo para los tubos que sostienen la ruedas se usara un taladro para fabricar los huecos.

En la armadura principal tambin se usara taladro, para los huecos de insercin de tornillo s de oruga, y insercin de sensores inferiores para deteccin de lnea negra al igual que en el frente para sensores de distancia y posicin.

Las ruedas son de plstico color negro, de dimetro 5.7cm con 36 dientes cada uno de 2mm de paso, el dimetro interno es de 1.6 cm el cual se rellenara con un acople a la rueda con el cual estar conectado el motor para asegurar el acople y para no se ruede se usara un tornillo de presin atravesando el mismo acople y llegando al motor.

El acople estar hecho en plstico o en un material metlico que sirva de relleno para conectar el motor con la rueda.

El motor estar fijado a la armadura principal del robot con tornillos, una base que se fijara all, o en su defecto una lamina que conecte a los dos (robot-motor)

VI. Clculos inicialesLas Bandas que movern al robot a travs del sistema oruga se calculan con:

Distancia entre centros: 11 cm

Tamao de dimetro de rueda: 5.7 cm.

Tipo de motor: Corriente directa bobinado shunt para carga de paquetes livianos (1.2)

Como mnimo tomare el esfuerzo realizado por el motor como 3 veces su peso por lo tanto:

3.0 kgr *9.8m/seg = 34.3 new 1Hp= 745 watt

400mA*12V= 0.03 watt consume del motor sin carga

P (watt)= trabajo (joules)/ s2 = Newtons*m/ s2 = 34.1 N*1m =34.3 jouls -> el metro de desplazamiento en funcin del tiempo.

Se toma que el esfuerzo o trabajo ser el triple de su funcionamiento normal:

W = 34.3 jouls*3

W= 102.9 jouls

P = 102.9/15seg

P= 10.58 watt

Se usa regla de tres para mirar el caballaje del sistema para la relacin de potencia

1hp*20.58/746 =0.027587 hp

Una correa para cargas intermitentes no ms de 6 horas diarias de correa tipo B por las especificaciones de los clculos antes hechos se va a tabla y se miran las necesidades.

Rev /seg del motor= 113rpm, y por las tablas lo mximo es: 3500 rpm

Se usa la de menor requerimiento como el radio de nuestra rueda esta en centmetros se pasa a pulgadas y da que = 2.54 -> 1 plg miramos el radio de nuestro sistema y calculamos:

1 plg*2.35cm/2.54cm = 0.951 pulgadas y el dimetro primitivo de las poleas mnimo es de 3 pulgadas. Con relacin 1 a 1 que es lo que necesitamos.

La distancia mnima de las tablas es de 8.9 pulgadas

Y si miramos la distancia entre centros de nuestr4o sistemas es: 11*1/2.54= 4.33

Con capacidad para trasportar en caballos de fuerza en factor de servicio al mnimo de rpm es decir con 1160 rpm es de 1.06 en EC en CVS es de 1.13, en HY-T 1.37, en TF 1.84 por lo tanto estamos sobre dimensionados en todo aspecto con los requerimientos mnimos de las tablas, y el factor de arco y longitud es de 0.81.VII. Peso real de algunos elementos:Peso de motores libres:

Motor 1= 169 gr.

Motor 2=171 gr.

Peso de motores con lmina de sujecin frontal:

M1=209 gr.

M2=211gr

Peso de lmina:

Lamina1=39 gr.

Lamina2=39gr.

Ruedas dentada:

Rueda 1= 69gr.

Rueda2= 69 gr.

El diseo actual del robot es:

Vista superior:

Vista frontal:

Vista lateral:

Vista inferior:

Llantas:

Motor:

Banda:

VIII. Bibliografa Manual para correas en V mltiples de Goodyear editorial: GREEN SEAL. Problemas resueltos de instrumentacin y medidas electrnicas autor(Antonio Manuel Lazar, Jordi Prat tasias, Rafael l ramos Lara, Francs, Snchez robert).Primer autor. Oscar Ivn Senz, estudiante de la universidad de la Salle Bogota Colombia, en ingeniera de diseo y automatizacin electrnica sexto semestre, 1 concurso nacional de robtica IEEE organizado por la universidad distrital de bogota representando a la universidad de la salle, conocimientos en el manejo de solid edge, conocimientos en elementos mecnicos robticas, en electrnica digital anloga tratamiento de seales para tarjeta de adquisicin de datos, conocimiento en el programa java de Netbeans y C++ bsico.

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