Este documento describe un proyecto para desarrollar una base robótica para televisores LCD. El objetivo es crear una base que mejore el ángulo visual del usuario sin mucho esfuerzo, controlando de forma remota los grados de libertad del televisor. Se analizan requisitos, competidores, especificaciones técnicas, alternativas de diseño y componentes electrónicos. El proyecto busca crear un producto estético, portable, de fácil uso y a un costo accesible que mejore la experiencia del usuario.

1. Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXVI MUESTRA
DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
BASE ROBOTICA PARA TELEVISOR LCD
ANGELA PEÑA B.
PAOLA RINCÓN V.
LEONELL SERRANO A.
Bogotá D.C., junio de 2010

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
La base robótica para televisores LCD es un proyecto nacido de la
necesidad de algunos establecimientos comerciales de poder hacer
dinámico el ángulo visual del televisor usado por los clientes,
además de carácter lujoso en viviendas de estratos altos, gracias a
este mercado económicamente poderoso se hace viable el proyecto.
El principal objetivo es ser una base estéticamente aceptable, que
mejore el ángulo visual de los usuarios respecto a la televisión sin
que tenga que realizar mayor esfuerzo, manipulando en forma
controlada y a una distancia máxima determinada, los grados de
libertad suficientes que infieren en el ajuste de movimiento de
televisor.

3. FINANCIACIÓN
• El proyecto de la base robótica para televisor LCD no es
financiado por ningún ente privado o publico, el total
financiamiento del proyecto es de los estudiantes
desarrolladores
COSTO
• El costo del proyecto dividido en materiales, manufactura y
transporte de equipos y servicios es de aproximadamente
$1.800.000.
TIEMPO
• El lapso de tiempo entre requerimientos del cliente y producto
terminado es aproximadamente 3 meses, el tiempo de
fabricación únicamente es de un mes

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO

5. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Características físicas: ángulo visual(Giro e inclinación).
- Versátil y prevención de tropiezos
- Material: Resistencia física - Soportar condiciones ambientales
suficiente - Fácil de manejar
- Estéticamente apto para el lugar - Movimiento no tan limitado
donde se va a instala. Espacio - Velocidad adecuada.
- Portable - Consuma igual o menor energía
- Filtro de ruido que el televisor
- Rango de Tamaños
- Para cualquier usuario
- Fabricación en diferentes colores
- Control de posición a distancia
con comodidad y a su gusto
- Rango suficiente y amplio de

6. COSTOS
- Que no sea tan costoso y no difiera exageradamente del costo
de una base mecánica que realice lo mismo en forma manual
- Que la funcionalidad y durabilidad sea proporcional al costo
- Que se ofrezca garantía respecto a la funcionalidad del
producto
MANTENIMIENTO Y MONTAJE
- Que se consigan fácilmente los repuestos
- Que en lo posible sea de garantía amplia
- Que no sea necesario un especialista para su instalación

7. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA
(BENCHMARKING)
Soporte LCD brazo extensible 32-55”, material de Robotic LCD/Plasma Mount
fabricación es hierro fundido soporta hasta 75 Kg Pantallas de entre 37″ a 63″ . Inclinación de 7 grados hacia arriba y 25
COSTO : 199 000 grados hacia abajo. Gira hacia la izquierda o derecha en ángulos de hasta 56
Distribuidor: Homecenter grados. Movimientos controlados a través del mando a distancia universal.
COSTO : 1300 dolares
Fabricante: Smarthome
No disponible en forma directa en Colombia, requiere gastos de importación
Monitores LCD/TFT de 23" a 42"
Peso máximo admitido 35 Kg.
Capacidad de movimiento en horizontal e inclinación
vertical de unos 15º aprox.
Mando a distancia incluido
COSTO : 309 euros
Distribuidor: http://www.dara.es/hard/soporte.htm
No disponible en forma directa en Colombia, requiere gastos
de importación

8. ANÁLISIS:
-No es útil tomar como competencia directamente a los productores o
empresas ya que existe una gran cantidad en del mercado, y cada una de
estas ofrece una gran y diferente variedad de productos, entre los cuales
cumplen algunos funciones y tecnologías comunes.
CLASIFICACIÓN:
•FABRICANTES Y DISTRIBUIDORES DE BASES FIJAS
•FABRICANTES Y DISTRIBUIDORES DE BASES MOVIBLES AJUSTABLES
CON SISTEMA NETAMENTE MECANICO
•FABRICANTES Y DISTRIBUIDORES DE BASES MOVIBLES AJUSTABLES CON
SISTEMAS ELECTROMECANICOS, CONTROLABLES A DISTANCIA
(disponibles solo a nivel internacional)
•FABRICANTES DE BASES Y SOPORTES PERSONALIZADAS

9. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
BART esta fabricado con un material liviano, resistente, y de larga duración, evitando
5
problemas de corrosión, grietas o daños en general respecto de su función a cumplir.
5 BART es capaz de soportar el peso del televisor LCD convencional (32” a 42”).
4 BART es de fácil portabilidad respecto al transporte y ensamble del mismo.
BART tiene una excelente presentación para ser ubicado en el espacio requerido por el
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usuario, teniendo en cuenta mínimas condiciones de espacio respecto del tamaño del LCD
5 BART es un producto de calidad sin excesos de manufactura.
3 BART es un producto de fácil manejo disponible para cualquier usuario.
BART permite controlar a una distancia considerable y amplia, la posición del televisor a
10
gusto y comodidad del usuario.
BART es controlado a través de un dispositivo móvil de fácil manejo y con una interfaz
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amable para el usuario.
BART está protegido contra condiciones ambientales como polvo, humedad u otras
3
condiciones comunes que podrían deteriorar el servomecanismo.
3 BART posee la velocidad adecuada tanto para el usuario como para el servomecanismo
1 BART consume menor energía que el televisor LCD o PLASMA que soporta
5 El costo de BART es proporcional a la funcionalidad que ofrece y su calidad garantizada.
2 Los repuestos para BART son comercialmente fáciles de adquirir y sin valor agregado.
BART al es un producto de alta calidad que tiene una garantía total de funcionamiento,
3
logrando un periodo considerablemente extenso sin mantenimiento.

10. Resistencia especifica y peso total de los materiales
Resistencia a la corrosión de los materiales
Acabado superficial de los materiales
Espacio ocupado por la base
Dimensiones del mecanismo de sostén del aparato
Número de componentes
Número de acciones para controlar los ángulos
Rangos de movimiento en los mecanismos de la base (rangos de los ángulos)
Velocidad de movimiento(angular)
Potencia de los motores
Consumo de energía
Costo de los elementos de construcción
Costo de los procesos de manufactura
Posicionamiento de los ángulos finales
Pasos de instalación final del producto
Vida útil del aparato
Voltaje de entrada para los motores
Número de motores en el sistema
Ruidos del aparato

12. CAJA GRIS
Convertir energía
Recibir energía en energía
Energía eléctrica de la red
(eléctrica, mecánica
química) Recibir energía Convertir energía
química de en energía
baterías eléctrica para la
señal de control Aplicar Televisor
Adaptación energía de Posicionado
Ensamble e
(televisor) Adaptación del rotación
instalación de la
base televisor
Control de
Señal Obtener señal de posicionamiento
mando (posicion y
velocidad)

13. FUNCIONES:
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Alimentar los
Eléctrica
motores
Recibir
Energía
Alimentar el
Química
dispositivo remoto
POSICIONAR
EL Ensamble e
Adaptar el
TELEVISOR instalación de
televisor
la base
Recibir señal
Inclinación
Señal de
Mando Posicionar el
televisor
Giro
Enviar Señal Horizontal
Controlar la
velocidad

14. BÚSQUEDA INTERNA Y EXTERNA

15. BÚSQUEDA INTERNA Y EXTERNA

17. ALTERNATIVA DE DISEÑO GLOBAL DOMINANTE

18. SISTEMAS ANALIZADOS
– Control de posicionamiento : motorreductor sin fin
– Interfaz de control (Accionamiento del mecanismo, Sistema de
Sensado, Sistema de Procesamiento y control, Sistema de
Alarma): tecnología infrarroja, microcontrolador PIC,
potenciometro lineal para sensado
– Sistema para el mecanismo de inclinación: placa metalica con
eje de inclinación, incrustada al eje de giro acoplado, y
contrapeso
– Sistema para el mecanismo de giro horizontal: Brazos metálicos
de dos eslabones
– Sistema de energía: Química y eléctrica
– Ensamble

19. DISEÑO ELECTRÓNICO

20. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
Con el fin de reducir costos de manufactura, la mayoría de las piezas
del prototipo son productos estándar, por ejemplo tornillos, tuercas,
arandelas, chumaceras, perfiles y láminas de acero laminado en frío de
calibres comerciales. En el caso de los ejes de rotación se tomaron
diámetros nominales, en función de las chumaceras seleccionadas, de
manera que se redujera la necesidad de mecanizado de éste. La
geometría de las piezas que salen a partir de láminas es simple, en su
mayoría a partir de rectas, para facilitar su corte y doblado en máquinas
convencionales o corte por plasma, sin la necesidad de equipos
especializados.

21. Para una gran cantidad de uniones se empleó soldadura, por estética y
comodidad de diseño, por esta razón los materiales empleados son
apropiados para una soldadura de arco manual, que resulta más
económica que si se empleará materiales como acero inoxidable o
aluminio, que requieren de una soldadura más especializada, por ende
más costosa
La mayoría de las piezas, incluyendo las piezas estándar, al ser vendidas
por unidad resultan más costosas que cuando son compradas al por
mayor, de manera que las piezas empleadas para el prototipo no son
necesariamente las mismas que se usarían al momento de llevar el
producto al mercado, como es el caso de las chumaceras que resultaron
ser más pesadas de lo que se procuraba.

22. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

23. DISEÑO FINAL

24. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
Respuesta al problema planteado.
La solución final del problema se basó en una interfaz mecánico
electrónica , se uso un sistema de infrarrojo en la comunicación
cliente prototipo, que va luego al control de los motores que se
hizo montando un sistema con un potenciómetro en cada motor
que sirve como sensor de posición, la parte mecánica es una
estructura en su mayoría de acero que permite movimiento del
televisor con 2 grados de libertad(cada motor maneja uno de
estos grados), para esta se usaron laminas de acero, barras de
acero, chumaceras, perfiles de acero, etc. Cada cosa con sus
respectivos procesos de manufactura.

25. Valor de la producción o servicio brindado por el prototipo.
En términos sociales el prototipo no es una solución a nada, pues
es un articulo de lujo no para brindar un servicio que solucione una
problemática social especifica, en términos de producción puede
ser usado en establecimientos como por ejemplo discotecas o
consultorios médicos, en donde puede dar un valor agregado al
sitio. En realidad este producto es económicamente viable solo en
establecimientos de esta índole.
En muchos países, incluyendo en Colombia, abarcando un mercado
especializado, se encuentran implementados sistemas similares con un
alto costo de valor agregado, los cuales debido a su alto costo son poco
accesibles para un mercado comercial convencional. Por está razón este
proyecto presenta una alternativa más económica, con la finalidad de su
comercialización disponible para todo el público, ofreciendo una interfaz
simple para usuarios de todas las
edades.

26. ANÁLISIS ECONÓMICO
-Costos asociados al proceso de diseño.
Durante el proceso de diseño se tenia una serie de gastos asociado
al trabajo de investigación de mercado, a las encuestas realizadas a
la búsqueda en el mercado de elementos parecidos, en todo este
trabajo de investigación sumado con la impresión y realización de
los respectivos informes se gasto aproximadamente unos $50000
- Costos de materiales.
El costo de materiales que incluye la parte electrónica ,la parte
mecánica y los motores fue, $150000 en parte
electrónica(circuitería, baquelados, control remoto, etc.), $300000
en motores, $150000 en la parte mecánica (láminas, barras y
perfiles de acero, chumaceras).

27. Costos de fabricación y ensamble.
La manufactura se centró mas que todo en los procesos con el
acero (cortes, doblados, soldaduras, acople de ejes, etc.) y un poco
en la generación de los circuitos impresos en esto se invirtió
aproximadamente $200000 se incluye aquí los costos de ensamble
ya que para poder hacer los respectivos ensambles fue necesaria
la manufactura
Desperdicios:
por razones que los proveedores no vendían laminas de acero
pequeñas, se tuvo un considerable porcentaje de desperdicio en las
laminas de acero adquiridas, ya que no fue posible encontrar una
lámina del tamaño exacto que se necesitaba. Sería muy
conveniente poder adquirir laminas para varios proyectos de
manera que se aproveche la mayoría de la lámina.

28. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
-Al momento de crear un prototipo es importante evaluar la
relación entre costo, calidad y funcionalidad, para llevar a cabo
la visión generada a partir de las necesidades y preferencias
planteadas por el cliente y los interesados en la realización del
proyecto.
- Con respecto al desarrollo del prototipo, se concluye que para
la correcta fabricación es indispensable tener un excelente
diseño de detalle y por lo tanto también de conceptos, de esta
manera no existe margen de error en la adquisición de
materiales y la manufactura de componentes, se tiene además
una buena manera de realizar análisis de costos.

29. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS
•NORTON, Robert L. “Diseño de Máquinas”. Editorial Prentice Hall
Hispanoamericana, S.A. Primera edición. 1999
•SHIGLEY, Joseph. MISCHKE, Charles. “Diseño en Ingeniería Mecánica”.
Editorial Mc Graw Hill. Sexta edición. 2002
•WIKIPEDIA. www.wikipedia.org
•KOYO®. “Ball and Roller Bearings”
•Ing. Guillermo Cárdenas, profesor UN
•Ing. Carlos A. Narváez, profesor UN
-Autocad Inventor 2010 - Eagle
- Proteus 7 Profesional - Ares profesional
- Matlab 2009ª - CCS

30. MUCHAS GRACIAS
Angela Peña B. ampenaba@unal.edu.co
Paola Rincón V. lprinconv@unal.edu.co
Leonell Serrano A. lgserranoa@unal.edu.co