El documento describe el desarrollo de hardware y software de control para un robot de soldadura móvil capaz de moverse y realizar tareas de soldadura en una estructura de doble casco. El software de control se compone de cuatro capas (Administrador de tareas, Planificador de tareas, acciones para la tarea y ejecutador de tarea) y varios módulos que permiten al robot realizar tareas como movimiento, soldadura y detección. El controlador y software se aplicaron con éxito al robot de soldadura móvil para ejecut

1. DISEÑO DEL CONTROLADOR DE ROBOT MÓVIL EN EL PROCESO DE
SOLDADURA DE LA CONSTRUCCIÓN NAVAL - INGENIERIA
Jhonatan Lino Echavarria
Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Tecnológica del Perú - UP
Instituto de Investigación 2Engineering, Universidad Nacional de Seúl, 1, República de Corea
RESUMEN:
El presente estudio describe el desarrollo de hardware y software de control para
un robot de soldadura móvil [ 8 ]. Este robot es capaz de moverse y realizar tareas
de soldadura en una estructura de doble casco. El hardware de control consta de
un controlador principal y un controlador de la máquina de soldadura.
El software de control se compone de cuatro capas. Cada capa consiste en
módulos. Las combinaciones adecuadas de módulos permiten el software de
control para llevar a cabo las tareas requeridas. El software de control se
desarrolla utilizando programación C bajo el sistema operativo QNX. Para la
modularización arquitectura del software de control, se ha diseñado un software
de control con cuatro capas:
“El Administrador de tareas, Planificador de tareas, acciones para la tarea y, el
ejecutador de tarea.”
El software del controlador y control incrustado se aplicó al robot de soldadura
móvil para la ejecución de las tareas requeridas. Para evaluar este controlador y
software de control, se necesita llevar las pruebas de campo, para confirmar que
el desarrollado controlador de robot de soldadura móvil para el astillero está bien
diseñado e implementado.
PALABRAS CLAVES: robot de soldadura móvil; arquitectura de control modular;
Controlador integrado; Automatización industrial.
INTRODUCCION.
La necesidad de trabajos de soldadura
autónomas ha aumentado recientemente
en los astilleros para mejorar la
productividad.
Autónomas tareas de soldadura utilizando
robots de varios ejes se han utilizado en
muchas aplicaciones desde la década de
1990. Sin embargo, los robots trabajan

2. sólo en un lugar fijo, y una grúa se utiliza
generalmente para mover los robots de
un lugar de trabajo a otro [2-4].
Por lo tanto, se ha buscado desarrollar un
robot de soldadura móvil auto-
conducción, que no requiere de una grúa
de pórtico o un dispositivo para la
movilidad, en un barco "S” estructura de
doble casco En este trabajo se describe
el desarrollo de hardware de control y
software de control para un robot de
soldadura móvil que se mueve en
direcciones transversal y longitudinal
(tareas en movimiento), realiza tareas de
soldadura dentro de las áreas de
soldadura en forma de U y los soportes
en una estructura de doble casco (tareas
de soldadura), y detecta los puntos de
inicio y final de la ruta de soldadura [1].
1 Estructura de doble casco en los
buques
Buques tanque, buques
portacontenedores, cargueros de gas
natural licuado, y el transporte de gas
licuado de petróleo deben estar provistos
de una estructura de doble casco para
mantener la estabilidad estructural y para
prevenir la contaminación ambiental
causada por las colisiones accidentales o
varada. La Figura 1 muestra la estructura
de doble casco de un portador del
petróleo crudo muy grande [10].
Es difícil automatizar el proceso de
fabricación de la estructura de doble
casco debido a la zona cerrada asociada
con el aumento de compartimentación
para la seguridad del medio ambiente [8].
Por estas razones, muchos estudios se
han centrado en la automatización el
proceso de fabricación de las estructuras
de doble casco en astilleros.
1.1 Soldadura objetivo en una
estructura de doble casco y la
accesibilidad.
Una estructura de doble casco se
compone de placas superior e inferior,
vigas y suelos transversales. Las dos
placas cubren el superior e inferior de la
estructura de doble casco [9]. Las vigas y
pisos transversales dividen la estructura
de doble casco en una número de
secciones cerradas. En cada sección,
varios de refuerzo rigidizadores
longitudinales están dispuestos en
paralelo entre sí y estos contienen
muchas pequeñas rigidizadores de
refuerzo. Figura 2 muestra los objetivos
de soldadura del robot propuesto (en
forma de U parte). Los objetivos de
soldadura se encuentran en la parte
superior e inferior del bloque. Cuando el
bloque es del tipo abierto, solamente un
lado es un objetivo de soldadura; el otro
lado se convierte en una soldadura
objetivo después de que el bloque se
convierte en el tipo cerrado.
Figura 1. Estructura de doble casco de un portador del
petróleo crudo muy grandes (VLCC).

3. Figura 3.Un robot de soldadura fijo utilizado por
Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering en
Corea.
Figura 2. Objetivo de soldadura en una estructura de doble
casco y el orificio de acceso en el suelo alma transversal de
una estructura de doble casco.
El robot de soldadura móvil auto-
conducción se mueve en longitudinal y
áreas direcciones transversales y
soldaduras en forma de U en la estructura
de doble casco. Para colocar el robot en
el doble la estructura del casco, el robot
pasa a través de un orificio de acceso con
dimensiones de anchura de 600 mm ×
800 mm de altura.
El sistema de soldadura robot con un
robot multi-eje fijo es utilizado en
estructuras de casco, único en muchos
astilleros. Por ejemplo, como se muestra
en la Figura 3, un robot de seis ejes fijo
llamado DANDY es utilizado para soldar
estructuras de casco único
automáticamente por Daewoom
Shipbuilding & Marine Engineering en
Geoje, Corea [6].
En Hitachi-Zosen, una empresa de
construcción naval en Japón, desarrolló
un NC robot de pintura con la función de
pintar el interior de un doble casco
estructura. Este robot consiste en un
carro de auto-conducción, manipulador
de seis ejes utilizado para la pintura.
Figura 4
El robot tiene dos limitaciones.
En primer lugar, el alcance de la dirección
transversal limita la ubicación de la de
seis ejes manipulador. En segundo lugar,
el tamaño del robot es demasiado grande
necesita una apertura permanente de
dimensiones de 1600 mm x 800 mm,
cambiando así la estructural diseño [12].
Kim et al. [7] desarrollado el sistema de
robot "RRX3" para la soldadura en una
estructura doble. Para la movilidad de
esta soldadura robot, el controlador ha
sido especialmente desarrollado. Las
diferencias entre los robots relacionados
propuestos en este documento se
presentan en la Tabla 1
Figura 4. NC robot de pintura en el astillero japonés
Hitachi-Zosen.

4. 1.2 Modularizando software de control
La modularización de la función de la
unidad del robot ha sido estudiada con el
fin de añadir fácilmente un nuevo
hardware, tales como sensores y para
realizar tareas repetibles de manera
eficiente. Además, el robot de soldadura
móvil es conectado al hardware múltiple
que incluye servomotores, sensores y
máquinas de soldar. Dado que los robots
industriales requieren alta precisión para
evitar errores y problemas, el control
software debe ser robusto. Por lo tanto,
este estudio se desarrolla el control
software utilizando la arquitectura de
control modular[3].
2. Controlador integrado para RRX3
El hardware de control consiste en el
controlador principal (Figura 7) y el
controlador de la máquina de soldadura.
El controlador principal está montado en
el RRX3 y controla los servomotores de
corriente alterna y los sistemas
sensoriales (sensor de proximidad,
sensor láser, y el sensor de choque). El
controlador de la máquina de soldadura
está unido para la máquina de soldadura
para el control exacto (Figura 6).
2.1 Controlador Principal
El controlador principal consiste en una
placa de la CPU, una moción controlador
(que es capaz de ejecutar una
interpolación lineal para todos 12 ejes), y 12
controladores de
motor servo de corriente alterna. La placa
de la CPU es 866LCDM / mITX, un
producto comercial fabricado por
KONTRON. El controlador de movimiento
recibe los comandos de la placa de la
CPU, y controla el 12 AC controladores
de motor servo.
2.2 controlador de la máquina de
soldadura
Figura 6. Configuración del controlador embebido para
RRX3.
Figura 7. El controlador principal de RRX3

5. El controlador de la máquina de
soldadura tiene un sensor de arco, que
ha sido desarrollado por DSME. Por lo
tanto, puede asegurar que la antorcha de
soldadura sigue la trayectoria de
soldadura deseada [5]. La intensidad de
la corriente eléctrica durante la soldadura
es proporcional inversa a la distancia
entre la antorcha y la soldadura zona.
3. Arquitectura de software de control
para RRX3
RRX3 realiza tareas de soldadura que
requieren alta exactitud (margen de error:
menos de 0,5 mm). Con el fin de controlar
el robot de soldadura, las "acciones" del
robot de soldadura se definen. Una
combinación adecuada de "acciones" que
el software de control para realizar las
diversas tareas requeridas las cuales son:
1. Administrador de tareas: Administra la
lista de tareas proporcionada por los
usuarios, y se comunica con el colgante
de la Enseñanza (TP).
2. Planificador de tareas: Recibe las
tareas del administrador de tareas y
escoge las "acciones".
3. Acciones para la tarea: Recibe
"acciones" del planificador de tareas y
genera la trayectoria del robot utilizando
el estado de robot de datos, que es
proporcionada por ejecutador de tarea.
4. Ejecutar Tareas: Controla el
controlador de movimiento y el actuador.
Las tareas se pueden realizar a través de
combinaciones de "acciones" elegido por
el planificador de tareas en acciones para
la tarea. La figura 9 es una esquemática
de las cuatro capas y los módulos que
componen el software de control.
3.1 Planificador de tareas
Administra acciones para la tarea. Sus
funciones:
(A) 'Mover en la dirección transversal "y"
Mover en el Dirección longitudinal: El
planificador de tareas realiza tareas en
movimiento mediante la combinación de
"Activar sensores" y "control del motor
secuencial para un movimiento
transversal o longitudinal.
(B) Soldadura recta, Tejer soldadura,
soldadura y soporte (tareas de
soldadura): El planificador de tareas
realiza la soldadura recta y Tejiendo la
soldadura de tareas mediante la
combinación del "movimiento lineal de la
antorcha "y" start / stop de soldadura.
(C) Detección láser y detección táctil
(tareas de detección):El planificador de
tareas realiza tareas de detección
mediante la combinación de "Activar
sensores" y "movimiento lineal de la
antorcha".
3.2. Módulos de acciones para la tarea
Acciones requeridos por el Planificador
de tareas. Las acciones para la tarea
genera la trayectoria de la antorcha de
soldadura. Al mismo tiempo, esta capa se
comunica con el sensor láser, el sensor
de proximidad, y el choque sensor con el
fin de recibir los datos ambientales, tales
como la existencia del rigidizador
Figura 9. La conexión entre el controlador de la máquina
de soldadura y el controlador principal de RRX3.

6. longitudinal o la distancia entre el robot
de soldadura y las áreas de soldadura en
forma de U. Cuando el robot de soldadura
lleva a cabo las tareas de soldadura,
acciones para la tarea se inicia o se
detiene la soldadura, durante la ejecución
otras "acciones". Hay dos tipos de
módulos de acciones para la tarea, la
Módulo de acción y el módulo generador
de movimiento. Las funciones que
corresponden a cada "acción" son los
siguientes:
(A)"El movimiento lineal de la antorcha
'El módulo de acción transfiere el
comando de movimiento a la Movimiento
módulo generador, que a su vez genera
la trayectoria de la antorcha, y transfiere
los datos de ángulo de cada motor al
módulo de servo en la Tarea ejecutar.
(B) 'Secuencial de control del motor
para el movimiento transversal "y
'Secuencial de control de motores para
el movimiento longitudinal' El módulo
de acción controla el Módulo Servo para
llevar a cabo Reubicación de tareas,
utilizando los datos ambientales del
sensor Módulo, que están relacionados
con el movimiento de la soldadura robot.
(C) 'Inicio / parada de la soldadura':
Este módulo de acción transfiere la
tensión de soldadura y la corriente datos
en el módulo de la máquina de soldadura.
(D) 'Activar sensores’: El módulo de
acción transfiere el comando de
detección del módulo sensor. El módulo
de acción utiliza los datos de detección
del módulo de sensor para generar el
siguiente movimiento por el robot de
soldadura. "Activar sensores" permite
llevar a cabo en Movimiento, soldadura, y
Percepción Tareas
3.3 Módulo generador de movimiento
El módulo de acción transfiere el
comando de movimiento al módulo
generador de movimiento cuando el
movimiento de la antorcha es necesario
para realizar tareas. El módulo generador
de movimiento genera la trayectoria de la
antorcha de soldadura mediante el uso de
adelanto e inverso cinemática y
transferencias de los ángulos.
3.4 Módulos de ejecutor de tareas
Los módulos del Grupo ejecutor son la
interfaz de hardware conectado al RRX3.
Los controles de tareas ejecutor al
servomotor de CA a través de la
comunicación USB con el controlador de
movimiento. El Grupo de ejecutor realiza
en tiempo real la comunicación (RS232, E
/ S digital) con el sensor láser, sensores
de proximidad y sensor de choque, y las
transferencias de soldadura datos
(tensión y corriente) al controlador de la
máquina de soldadura mediante la
comunicación RS485. La tarea consiste
Executer del Módulo Servo, módulo del
sensor, la máquina de soldadura Módulo,
y el módulo de encendido / apagado.
3.5 Servo módulo
El Módulo Servo transfiere los datos de
ángulo de cada motor, calculado por el
módulo generador de movimiento, al
movimiento controlador, que controla los
controladores de motor servo de corriente
alterna. Comunicación entre el módulo de
servo y el control de movimiento se lleva
a cabo a través de USB.
3.6 Módulo sensor

7. El módulo de sensor transfiere los datos
ambientales, los cuales viene del sensor
láser, sensor de proximidad, y el shock
sensor a través de RS232 o E / S digital,
para el Administrador de tareas o para
Acciones para tareas.
3.7 Módulo de la máquina de soldadura
El módulo de la máquina de soldadura
transfiere datos de soldadura (Tensión y
corriente), proporcionada por el módulo
de acción, a la controlador de la máquina
de soldadura. El módulo de la máquina
de soldadura.
3.8 ON / OFF del módulo
El ON / OFF módulo realiza funciones no
periódicas tales como "servo de
encendido / apagado" y "tapa de
protección de apertura / cierre" de la
sensor láser. Se limita a esperar una
señal de Acción para la tarea. El módulo
realiza su única función correspondiente
a la señal de acciones para la tarea, y
después de la función requerida se ha
completado, se vuelve al estado de
espera inicial. El ON / OFF Módulo es
necesaria para la detección de tareas
Laser porque abre y cierra la tapa de
protección del sensor de láser.
4. Resultados y Discusiones:
Para el control del robot de soldadura
móvil, en los módulos del software de
control necesario para operar con
precisión dentro de un determinado
período, el QNX ha sido seleccionado
como el operativo sistema basado en su
rendimiento fiable en tiempo real. El
control software ha sido desarrollado
utilizando el lenguaje C. Para verificar la
configuración del hardware y para
confirmar la operación de la arquitectura
de control modular, la transversal /
longitudinal pruebas de movimiento y de
soldadura han sido realizado. La Figura
10 muestra los resultados de la prueba.
En comparación con el sistema existente,
el campo las pruebas muestran que la
calidad de la soldadura usando RRX3 es
igual como la calidad de DANDY. Por otra
parte, el tiempo total de detección de
preparar el trabajo de soldadura se redujo
alrededor del 25%. Ya que DANDY no
puede hacer frente a la soldadura de los
soportes en forma de U partes, RRX3
pueden llevar a cabo este trabajo de
soldadura. Innecesario decir, es más
conveniente que el trabajador no tenía
necesidad de mover el dispositivo de
soldadura debido a sus funciones para
automovimiento. A través de esta prueba
de campo, podríamos confirmar que el
controlador embebido desarrollado de
RRX3 está bien diseñado y puesto en
práctica
Figura 11. Prueba (movimiento y soldadura) RRX3
resultados de: (a) inicio del movimiento a la dirección
transversal, (b) sub cuerpo en movimiento incluyendo el
controlador principal a la dirección transversal, (c) que se
mueve del cuerpo principal a la dirección transversal, (d) la
terminación de movimiento transversal, (e) de detección y
soldadura de una parte en forma de U, (f) resultado de la
soldadura de una parte en forma de U.

8. REFERENCIAS:
ARTICULOS
 [1] Real-time seam tracking control technology
during welding robot GTAW process based on
passive vision sensorOriginal Research Article
Journal of Materials Processing Technology, Issue
8, August 2012, Pages 1654-1662 Yanling Xu,
Huanwei Yu, Jiyong Zhong, Tao Lin, Shanben
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 [2] Optimal design and workspace analysis of a
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 [3] Design of a teaching pendant program for a
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 [4] Automated positioning of welding torch with the
fabrication of steel structures with robots Journal of
Constructional Steel Research, Volume 46, Issues
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Yarlagadda
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welding robotsOriginal Research Article ISA
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115-133 Eric C. Sullivan, Navaratna S. Rajaram
TESIS
 [8] EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE
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APORTE EN PLANCHAS DE ACERO
ESTRUCTURAL/Jorge Elías Pajuelo
Céspedes/PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA
DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E
INGENIERÍA
 [9] ARMADO ESTRUCTURAL DE UN BLOQUE
EN UNA CONSTRUCCION NAVAL/CRISTIAN
GABRIEL GARRIDO SOTO VALDIVIA – CHILE
2009/Universidad Austral de Chile Facultad de
Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería
Naval
 [10] ANÁLISIS DE SOLDADURA DE UNA
PLATAFORMA PARA TRANSPORTE DE
MAQUINARIA /Iván Rodrigo Armijo
Verdezoto/ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA
DEL LITORAL/Facultad de Ingeniería en Mecánica
y Ciencias de la Producción
 [11] ANALISIS DE LA APLICACIÓN DE
SOLDADURA DE ACERO DE CALIDAD “A”
MEDIANTE LASER NEODIMIO-YANG EN
CONSTRUCCION NAVAL/Antonio Dominguez
Abecia/Universidad Politecnica de Madrid.
 [12] OPTIMIZACION DE LA ESTABILIDAD Y LA
VELOCIDAD DE ROBOTS CAMINANTES/ Elena
Garcıa Armada/ Universidad Politecnica de
Madrid/Escuela tecnica Superior de Ingenieros
Industriales