Sistema Automatizado (Brazo Manipulador)

Alumnos de la UPIICSA, de la carrera de ingenieria en informatica diseñaron, construyeron y programaron un brazo robótico tipo SCARA, con el cual lograron colocarse en el primer lugar en la categoria de brazo manipulador, en el pasado Concurso Interpolitécnico de Minirobótica 2007, celebrado en las instalaciones de la UPIITA.

La estructura del sistema automatizado

El manipulador constituye la parte mecánica del robot. Está formado por los componentes siguientes:
1. Varios elementos (rígidos, en una primera aproximación) re­lacionados entre sí mediante uniones que permiten su movi­miento relativo. Se denomina a estas uniones "pares cinemáticos" y, generalmente, el movimiento relativo permitido es una rotación alrededor de un eje (par de rotación, R) o una traslación (par prismático, P).

2. Dispositivos de agarre y sujeción ("gripping mechanisms"), también conocidos como "manos", y que poseen ]a capacidad de sujetar, orientar y operar sobre las piezas manipuladas. En ocasiones, en lugar de un dispositivo de agarre, se coloca una herramienta (p. ej., en aplicaciones de soldadura, pin­tura, etc.).

3. Sistemas motores, como motores eléctricos de paso a paso, dispositivos neumáticos e hidráulicos, motores eléctricos de corriente continua, etc. Estos sistemas proporcionan una ener­gía mecánica, que se transmite directamente o a través de elementos auxiliares, como engranajes, ' correas dentadas, etc.

Dado que un robot dispone, generalmente, de manos o herramientas intercambiables, se suele hacer referencia, a veces, al "manipulador", excluyendo a la mano de este nombre. Por ejemplo, en la figura 2 se presenta el esquema de un robot tipo PUMA de UNIMATION, indicando el nombre que se da, habitualmente, a cada uno de los elementos y pares.

Cuando el robot se destina a recoger piezas, se acopla, a su muñeca, la mano o pinza aprehensora; en otras aplicaciones (pintura, soldadu­ra, etc.), se utiliza otra herramienta adecuada. La flexibilidad en el traba­jo del robot se potencia con la variedad de garras o dispositivos que se pueden acoplar a su muñeca.

Se supone que, en el caso de colocar una mano de sujeción, el único movimiento propio que ésta puede realizar es el de abrir y cerrar las pinzas. Como se verá posteriormente es esta propiedad de las manos, así como el trabajo que se espera realice un robot, lo que condiciona el número de grados de libertad del manipulador.
Existen, además, otros dispositivos especiales, como ventosas, aros de expansión, garras dobles. etc.

El esquema de situación del proceso

Los equipos y herramientas que automatizan el proceso

SENSORES UTILIZADOS EN LA ROBOTICA

Las informaciones más importantes que el controlador necesita del robot para adaptarse al mundo exterior son:

-- Posición y proximidad.
-- Velocidad y aceleración.
-- Fuerzas y pares.
-- Dimensiones y contornos de los objetos.
-- Temperatura

DISPOSITIVOS Y ACTUADORES NEUMATICOS

La generación de aire comprimido se lleva a cabo mediante un com­presor que, por lo general, opera admitiendo aire exterior en un recinto hermético, reduciendo su volumen hasta alcanzar la presión deseada y per­mitiendo, entonces, su salida. El compresor más común es el de émbolo.

MOTORES ELECTRICOS

La distribución generalizada del fluido eléctrico, unida a la constante superación técnica de las características de los motores eléctricos, han supuesto el empleo masivo de estos últimos en Robótica.
Destaca, en especial, el empleo de los motores de corriente continua que, por su extraordinaria relación par/velocidad, les hacen muy apropiados en muchas aplicaciones. Por otra parte, la sencillez del control y su fácil adaptación a los circuitos electrónicos basados en microprocesadores han sido otras razones que han hecho de este tipo de motores los más extendidos en la regulación de los movimientos de los manipuladores.

Fotodiodos y fototransistores

La resistencia interna del Germanio varía proporcionalmente con la can­tidad de luz que incide sobre él. Aprovechando esta propiedad, una unión N-P se utiliza como elemento sensible para la medida del flujo luminoso.

Simulación del Robot en SketchUp

La competencia consistió en construir un brazo robot autónomo capaz de separar 5 piezas blancas y 5 negras, distribuidas en un tablero de 40 x 40 cm de color gris, en el menor tiempo posible y con el menor numero de errores, además se calificaron otros aspectos como la originalidad del diseño y la calidad del reporte escrito. El robot construido por los estudiantes de nuestra unidad, logró clasificar las 10 piezas con exito en un tiempo de 1 minuto con 4 segundos, además de ser el unico robot en utilizar una camara de video, para obtener el color de las piezas, técnica que se conoce como Visión Artificial.

Sistema de Visión del robot


Sistema completo

El equipo esta conformado por Eduardo Rafael Bueno (capitán del equipo), Tania Alejandra Jaramillo Torres, Alberto Ocotitla Hernández, Daniel Castillo Sanchez y el M en C Fernando Vázquez Torres, quíen es el asesor del equipo y responsable del Grupo de Robótica y Visión de Máquina de la UPIICSA, ubicado en el cubiculo 1 de la Academia de Computación.
Brazo robótico tomando una pieza blanca

El robot utiliza 5 servomotores, 2 HITEC Estándar y uno de ¼ de escala, además 2 vigor de tamaño estándar, los 4 servos estándar se utilizaron para fijar los enlaces a las articulaciones y el servo de ¼ de escala para el efecto final
El sistema electrónico esta compuesto por una interfaz serial entre un laptop y un par de microcontroladores PIC16F627 coriendo a 20 MHZ . el PIC ES compatible con el PIC16F84

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Reporte del Proyecto

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