BRAZO MECATRÓNICO Expositor Univ. Williams Cruz Basilio 08 de Octubre del 2007 Sucre – Bolivia
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Etapas de construcción <ul><li>Objetivo </li></ul><ul><li>Potencia de los Motores (Paso a paso, Servomotores, Continua) </...
Objetivo General <ul><li>El sistema mecatrónico, debe realizar actividades controladas por un computador auto contenido y ...
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Los microcontroladores <ul><li>¿Qué es un microcontrolador? </li></ul><ul><li>Microcontrolador (µC):  Dispositivo integrad...
Programación <ul><li>Ej. </li></ul><ul><li>'{$STAMP BS2} </li></ul><ul><li>'Motor B Muñeca </li></ul><ul><li>' VARRIABLES ...
 
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<ul><li>Programas de Ingeniería Mecánica en Universidades </li></ul><ul><li>Control del robot de vuelo autónomo de la   Un...
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<ul><li>Adquisición de Datos en las Cuevas Carlsbad– Nuevo México, California </li></ul><ul><li>Se toman datos de humedad ...
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  1. 1. BRAZO MECATRÓNICO Expositor Univ. Williams Cruz Basilio 08 de Octubre del 2007 Sucre – Bolivia
  2. 2. Introducción Hoy en día, los países evolucionados tecnológicamente, cuentan con plantas robotizadas en casi todos los procesos que involucran riesgo o contaminación, ya sea por: radiación o intoxicación. Los robots son máquinas construidas con el objeto de efectuar tareas que podrían poner en riesgo la salud o la vida. Desde el punto de vista comercial, no obstante, se los utiliza para reemplazar al hombre cuando se trata de bajar la razón de costo a productividad. Un Robot generalmente es una estructura electromecánica que en general cuenta con un brazo que puede, entre otros componentes, incluir: sensores para variables múltiples, cámaras electrónicas de observación, radio enlaces para control inalámbrico, motores para transporte etc.
  3. 3. Cont.. <ul><li>Estos aparatos pueden operar en reacción a estímulos o información ofrecida por sensores o pueden realizar tareas fijas con rutinas establecidas por programas almacenados. </li></ul><ul><li>Este trabajo consiste en un prototipo que deja ver que estos sistemas, pueden diseñarse, calcularse y montarse en nuestro medio, apropiando tecnologías y satisfaciendo exigencias de funcionalidad operativa, recurriendo al trabajo multidisciplinario, adecuadamente dirigido y coordinado. </li></ul>
  4. 4. Cont.. <ul><li>La “ Asociación de Industrias Robots (RIA)” , define a un Robot Industrial, como un manipulador multifuncional reprogramable capaz de mover materia, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según las rutinas o trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas. </li></ul><ul><li>La “ Organización Internacional de Estándares (ISO)” coincide con esta definición del Robot Industrial al cual lo define como: manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas. </li></ul>
  5. 5. Cont.. <ul><li>Es interesante revisar la definición establecida por la “ Asociación Francesa de Normalización (AFNOR)” , que define primero el manipulador y, basándose en dicha definición, el robot: </li></ul><ul><li>Manipulador : mecanismo formado generalmente por elementos en serie, articulados entre sí, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o mediante dispositivo lógico. </li></ul><ul><li>Robot : manipulador automático servo-controlado, reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo trayectoria variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas. Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de percepción del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material. </li></ul>
  6. 6. Localización
  7. 7. Tamaño <ul><li>“ SIMULADOR ROBOTIZADO DE MOVIMIENTO CONTROLADO POR MICROCOMPUTADOR DE A BORDO “BRAZO MECATRÓNICO” su estructura se extiende a las siguientes partes: </li></ul><ul><li>Estructura mecánica </li></ul><ul><li>Conjunto de 4 motores paso a paso unipolares – bipolares de acción. </li></ul><ul><li>Banco de Diodos de protección </li></ul><ul><li>Interface de potencia </li></ul><ul><li>Interface de control </li></ul><ul><li>Microcontrolador BS2X y PC. </li></ul>
  8. 8. Factibilidad técnica económica
  9. 9. Diagrama en bloques ETAPA DE POTENCIA ESTRUCTURA MECÁNICA ORDENADOR MICROCONTROLADOR ETAPA DE COTROL
  10. 10. Etapas de construcción <ul><li>Objetivo </li></ul><ul><li>Potencia de los Motores (Paso a paso, Servomotores, Continua) </li></ul><ul><li>Estructura Mecánica </li></ul><ul><li>Circuito de Potencia </li></ul><ul><li>Banco de diodos de protección </li></ul><ul><li>Circuito de Control </li></ul><ul><li>Microcontrolador (CPU) </li></ul><ul><li>Programación </li></ul>
  11. 11. Objetivo General <ul><li>El sistema mecatrónico, debe realizar actividades controladas por un computador auto contenido y preprogramado que controla una rutina o trayectorias variables para un sistema electromecánico en respuesta al software almacenado en una memoria y a estímulos externos ofrecidos por sensores de diferente índole. </li></ul>
  12. 12. Motores paso a paso <ul><li>Ideales para automatismos donde se requieren mecanismos muy precisos. </li></ul><ul><li>Característica principal: se pueden mover un paso a la vez por cada pulso que se les aplica. Este paso puede variar desde 90º (4 pasos) hasta 1.8º (200 pasos). </li></ul><ul><li>Se pueden quedar enclavados en una posición (si hay corriente por una o mas de sus bobinas) o estar totalmente libres (no hay corriente en ninguna bobina). </li></ul><ul><li>ROTOR: varios imanes permantentes. ESTATOR: bobinas. </li></ul><ul><li>La excitación de las bobinas debe ser exactamente manejada por un CONTROLADOR. </li></ul>
  13. 13. Especificaciones <ul><li>Tensión de operación </li></ul><ul><li>Resistencia de los arrollamientos </li></ul><ul><li>nº de pasos por revolución (o ángulo de cada paso) </li></ul><ul><li>Torque o cupla disponible </li></ul><ul><li>Velocidad máxima de operación </li></ul><ul><li>Otros: peso, cte. máxima/bobina, etc. </li></ul>Resolución: número de pasos para completar una vuelta (mayor cantidad de pasos, mayor resolución).
  14. 14. Motores Unipolares, Bipolares <ul><li>Tienen 5 o 6 terminales, con una derivación en el centro de cada bobina. </li></ul><ul><li>Los puntos medios(1 y 2) se conectan a c.c. y los terminales (a y b) a masa alternativamente. </li></ul><ul><li>El rotor de la figura es un magneto de 6 polos. </li></ul><ul><li>Cada arrollamiento o bobina está distribuido entre 2 polos en el estator. </li></ul>
  15. 15. Funcionamiento <ul><li>2 arrollamientos excitados: posición estable, S y N, N y S enfrentados. </li></ul><ul><li>1 arrollamiento excitado: posición estable, N y S enfrentados. El rotor giró ½ paso . </li></ul><ul><li>2 arrollamientos excitados: posición estable (similar a la inicial). El rotor giró 1 paso . </li></ul>
  16. 16. Tipos de steppers <ul><li>Existen 3 tipos básicos: </li></ul><ul><ul><li>De reluctancia variable </li></ul></ul><ul><ul><li>De imán permanente </li></ul></ul><ul><ul><li>Híbridos </li></ul></ul><ul><li>Se diferencian por el tipo de construcción (uso o no de imanes permanentes en el rotor y estatores de acero laminado). </li></ul>
  17. 18. Estructura
  18. 19. Circuito de potencia
  19. 20. Cont..
  20. 22. Los microcontroladores <ul><li>¿Qué es un microcontrolador? </li></ul><ul><li>Microcontrolador (µC): Dispositivo integrado que incluye un m icroprocesador, memoria y dispositivos periféricos (dispositivos de ENTRADA/SALIDA, convertidores A/D, puerto de comunicación, etc.). </li></ul><ul><li>Los PICS son microcontroladores de la casa Microchip . </li></ul>
  21. 23. Programación <ul><li>Ej. </li></ul><ul><li>'{$STAMP BS2} </li></ul><ul><li>'Motor B Muñeca </li></ul><ul><li>' VARRIABLES </li></ul><ul><li>DIRB=%1111 </li></ul><ul><li>tiempo CON 1300 </li></ul><ul><li>index VAR Byte </li></ul><ul><li>'bajar </li></ul><ul><li>OUTB=%0001 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%0011 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%0010 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>'subir </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%1100 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%0100 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%0110 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%0010 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%0011 </li></ul><ul><li>PAUSE tiempo </li></ul><ul><li>OUTB=%0001 </li></ul>
  22. 25. Conclusiones <ul><li>Es posible incorporar microcontroladores en las aplicaciones rutinarias de control automático. </li></ul><ul><li>Los resultaos emergentes del uso de motores de paso a paso en aplicaciones de bajo torque logran movimientos de precisión aceptables para la mayoría de las aplicaciones practicas industriales. </li></ul><ul><li>Existen las condiciones para programar microcontroladores en cuanto a capacidad humana y tecnología de laboratorios </li></ul><ul><li>El complejo electromecánico, electrónico e informático logrado, ha demostrado que es posible integrar disciplinas con buenos resultados. </li></ul>
  23. 26. <ul><li>Ganador de l Desafío D uracell </li></ul><ul><li>Un estudiante de New Jersey , Tom Kennedy , ganó $20 . 000 en 1999 por la presentación de su proyecto “ Dispositivo Antirobo para Computadoras Portátiles ” en la competencia de Duracell . </li></ul><ul><li>Los ganadores del 2 nd y 3 rd lugar, también usaron un módulo BASIC Stamp II. </li></ul>
  24. 27. <ul><li>Dosificador de Azúcar en Letonia </li></ul><ul><li>La fábrica de caramelos más grande de Letonia, emplea un BASIC Stamp II para controlar el orificio dosificador en su maquinaria de producción de caramelos . </li></ul>
  25. 28. <ul><li>Programas de Ingeniería Mecánica en Universidades </li></ul><ul><li>Control del robot de vuelo autónomo de la Universidad de Irvine, California </li></ul>
  26. 29. <ul><li>Repetición de Disparos e Indicador LCD </li></ul><ul><li>Barry Heacox usó un BASIC Stamp I para agregar la opción de repetición automática a su fusil de proyectiles de pintura </li></ul><ul><li>Un LCD serial de 2x16 , muestra la cantidad de munición disponible . </li></ul>
  27. 30. <ul><li>Adquisición de Datos en las Cuevas Carlsbad– Nuevo México, California </li></ul><ul><li>Se toman datos de humedad y temperatura con un módulo BASIC Stamp II. </li></ul>
  28. 31. Fin de la presentación <ul><li>Gracias por su Atención </li></ul>

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