SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO ENTRABAJO INDUSTRIAL DIRECCIÓN ZONAL LA LIBERTAD ELECTRICIDAD INDUSTRIAL ESCUELA / CFP: Senati CICLO: V TEMA: Proyecto Final AUTOR: TUTOR DEL CURSO: TRUJILLO, PERU 2017 1 PROYECTO DE INNOVACION Y MEJORA PROYECTO FINAL INDICE INDICE…………………………………………………………………….2 INTRODUCCION…………………………………………………………4 ASPECTO INIFORMATIVO…………………………………………….5 Antecedentes… …………………………………………..5 El Problema ………………………………………………..5 OBJETIVOS……………………………………………………………….6 Objetivo general……………………………………………6 Objetivos específicos……………………………………...6 DESCRIPCION DEL PROYECTO DE INNOVACION………………7 Justificación………………………………………………..7 Lugar donde es aplicable………………………………..7 MARCO TEORICO……………………………………………………….8 Arduino………………………………………………………8 Grados de libertad…………………………………………9 Lenguaje de programación………………………………10 Servomotor………………………………………………….10 MG995…………………………………..10 2 12 Fuente de 5Vdc 6Amp……………………………………. SG90…………………………………….11 Joystick……………………………………………………..15 Código de programación de Arduino…………………......20 ANEXOS…………………………………………………………………….13 Transformador………………………………………………14 PROCEDIMIENTO………………………………………………………..21 FIRMAS DE RESPONSABILIDAD…………………………………………26 3 .19 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………….16 ANALISIS DEL COSTO…………………………………………………. La construcción de este brazo robótico se hará usando como referencia modelos realizados anteriormente por estudiantes y entusiastas de la robótica. debido a estas razones se tienen una amplia gama de categorías y funcionalidades a nivel mundial. elegimos para esto una palanca de mando (joystick). con 3 grados de libertad y una pinza la cual cumplirá la función de tomar objetivos y dirigirlos de un lado a otro. INTRODUCCION Los robots a nivel tecnológico son los más utilizados en la industria debido a sus funcionalidades y practicidad en los procesos de manufactura. el cual se mueve a través de un eje de guiado lineal con desplazamiento en los 3 planos para controlar diversas tareas. El robot que se caracterizará en el presente informe es un manipulador. tomando de ellos sus mejores aspectos. Para su control buscamos una herramienta que pudiese ser utilizada por cualquiera sin tener conocimientos previos de su manejo. 4 . con el cual se podrá operar el brazo de manera remota o a distancia sin tener contacto físico con el. para esto se utilizaran materiales de fácil acceso en el mercado y de bajos costos y sus planos serán de fáciles de comprender por cualquiera. gracias al nivel de trabajo y tiempo de producción que alcanzan se ha incrementado la implementación a nivel mundial permitiendo al ser humano preocuparse de labores con más raciocinio como gestión de la producción o proyección de ventas. ASPECTO INFORMATIVO ANTECEDENTES Se tomaron en cuenta modelos realizados previamente por entusiastas y estudiantes de biomecánica y robótica los cuales hicieron robots un tanto complejos pero que sirvieron de mucha ayuda para realizar el nuestro. 5 . De esta manera el objetivo de este proyecto es ofrecer una herramienta mecánica controlada remotamente. materiales o sustancias. nocivos o peligrosas para el ser humano también le da sentido a la utilización de estas herramientas. y facilitar las que sean difíciles o imposibles de realizar debido a las limitaciones que posea el ser humano. y que su función sea la de levantar objetos pesados o peligrosos sin cometer errores que pongan en riesgo la vida o la integridad física de las personas. y que pueda hacer estas labores sin una completa intervención de un operador. Gracias a ellas se pueden manipular seguramente sin riesgo de que alguien salga lastimado. De esta manera nació la robótica la que vino para quedarse y para evolucionar al lado del hombre haciendo su vida cada vez más sencilla. pero que al realizar un proceso y que realizara varias actividades. Esta herramienta será un brazo robótico que será un diseño de brazo mecánico que como ya mencionamos su control será de forma remota. EL PROBLEMA La búsqueda del hombre de crear herramientas que le faciliten su vida. La manipulación de objetos. y de sistemas que hagan sus labores menos tediosas. La creación de estas herramientas nos ha llevado a un mundo donde el límite es la imaginación y donde los sistemas automatizados y sus aplicaciones son innumerables. que pueda realizar un trabajo continuo y sistemático. aburridas o agotadoras. 6 . Debe ser construido de manera sencilla. La manipulación del brazo debe ser sencilla de utilizar para que cualquier persona sin conocimientos previos de su manejo pueda hacer uso de este. utilizando materiales de fácil acceso y económicos. los cuales deben manipular este de forma remota o bien a distancia. OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES Construcción de un brazo robótico robótico de 3 grados de libertad y una pinza que realizara la función que pueda realizar trabajos en un área específica. que pongan en peligro la integridad física personas. para que cualquier persona con pocos conocimientos en la materia pueda construirlo siguiendo esquemas o diagramas de fácil interpretación. OBJETIVOS ESPECIFICOS La utilización de un brazo robótico para realizar tareas en laboratorios para con este manipular materiales o sustancias. DESCRIPCION DEL PROYECTO DE INNOVACION JUSTIFICACION Actualmente el uso de sistemas automatizados resulta atractivo e indispensable dentro de los procesos de manufactura ya sea con la finaliza de aumentar la producción o disminuir costos a la vez que se disminuye significativamente el riesgo de accidentes ya que al utilizar algún sistema robótico para algún proceso que conlleve riesgos para lo único que entraría a actuar una persona seria para supervisar que todo esté funcionando de la mejor manera programada anteriormente o para realizar un respectivo mantenimiento cada cierto tiempo lo cual hace justificable el cambio de producción de la forma tradicional a la automatizada. LUGAR DONDE ES APLICABLE Este proyecto es solo un prototipo de lo que podría ser a una escala mayor. 7 . A una escala mayor este brazo robótico fácilmente podría ser empleado en lugares donde sea necesario mejorar la producción como la generación de algún producto colaborando con desplazar elementos aun área determinada para continuar con el proceso ya determinado. Desarrollar este proyecto a su vez me permitió desarrollar mi creatividad y a la vez adquirir más experiencia en cuanto al desarrollo de habilidades y destrezas. al ya estar aplicado en la industria y creciendo exponencialmente se busca nuevos lugares en los cuales pueda ser aplicado. uno de ellos seria en los supermercados. lo cual haría que las compras se realicen con rapidez y a la vez evitar largas colas que suelen darse en la cajas. 8 . ya que el tipo de conexión es sencillo y permite tanto leer como escribir variables digitales y analógicas. motores a paso. Arduino dispone de una gran cantidad de librerías que permiten controlar de manera más eficiente dispositivos como motores servo. En el caso de este proyecto se utilizó Aduino Uno. Las tarjetas Arduino tienen una gran versatilidad a la hora de emplearlas en un proyecto de este tipo. etc. Además. Es una plataforma tipo código abierto que se basa en un microcontrolador y un entorno de programación para escribir software. en lo concerniente a la programación. MARCO TEORICO ARDUINO Arduino es una herramienta para crear computadoras que interactúan con el mundo exterior con mucha más facilidad que una computadora de escritorio. el número de grados de libertad por lo general coincide con el número de eslabones de la cadena cinemática. 9 . Para posicionar y orientar un objeto en el espacio de cualquier manera deseada. En el caso de este proyecto se realizó un brazo con 3 grados de libertad. se necesitan seis parámetros. tres para la posición y tres para la orientación. Cuando el número de grados de libertad del robot excede los necesarios para que cumpla con su tarea se suele decir que un robot es redundante. Es por esto que por lo general los brazos robóticos industriales en su mayoría tienen seis grados de libertad.GRADOS DE LIBERTAD Los grados de libertad son la cantidad de parámetros independientes que determinan la posición del elemento terminal del brazo robótico. 7 x 19. si bien ya no tiene la capacidad de control del servo.2 V • Dead band width: 5 µs • Stable and shock proof double ball bearing design • Temperature range: 0 ºC – 55 ºC 10 . Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser controlado tanto en velocidad como en posición. La corriente que requiere depende del tamaño del servo.9 mm approx. y mantenerse estable en dicha posición.16 s/60º (6 V) • Operating voltage: 4. Está conformado por un motor. MG995 Datasheet • Weight: 55 g • Dimension: 40. tiene un consumo de energía reducido.2 s/60º (4.7 x 42. y puede exceder un amperio si el servo está enclavado. La corriente depende principalmente del par. 0. Un servo. velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.8 V). por consiguiente. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que.5 kgf·cm (4.LENGUAJE DE PROGRAMACION Es un tipo de lenguaje que sirve para configurar un dispositivo de control para que éste pueda cumplir con un funcionamiento requerido SERVOMOTOR Es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación. conserva la fuerza. • Stall torque: 8. una caja reductora y un circuito de control. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Normalmente el fabricante indica cuál es la corriente que consume.8 V a 7. 10 kgf·cm (6 V) • Operating speed: 0.8 V ). • Stall torque: 1.8 V (~5V) • Dead band width: 10 µs • Temperature range: 0 ºC – 55 ºC 11 .SG90 Datasheet • Weight: 9 g • Dimension: 22.8 kgf·cm • Operating speed: 0.2 x 11.8 x 31 mm approx.1 s/60 degree • Operating voltage: 4. siendo estos últimos más precisos. Se suele diferenciar entre joysticks digitales (que leen cuatro interruptores encendido/apagado en cruceta situada en la base más sus combinaciones y los botones de acción) y joysticks analógicos (que usan potenciómetros para leer continuamente el estado de cada eje. pasando por grúas. y además de botones de acción pueden incorporar controles deslizantes). 12 .JOYSTICK Un joystick palanca de mando es un dispositivo de control de dos o tres ejes que se usa desde una computadora o videoconsola al transbordador espacial o los aviones de caza. Se necesita más amperaje dado que los servomotores necesitan 500mA a 900mA para su funcionamiento. al ser cuatro los servomotores utilizados necesariamente se necesitara más de un amperio el cual deberá ser alimentado a los servomotores desde esta fuente ya que el Arduino no puede entregar dicha corriente porque correría el riesgo de sufrir daños.FUENTE 5VDC 6AMP Se tuvo que realizar una pequeña fuente de 5voltios que de un amperaje más elevado del que resiste el regulador de tensión 7805 por lo cual en el circuito se tuvo que utilizar un transistor. 13 . 14 . Empleado para transformar la tensión de la red doméstica de 220vac a 12 vac la cual luego será rectificada y filtrada para pasar por el regulador 7805 dando 5vdc a los servomotores.TRANSFORMADOR 220-12VAC Este transformador era necesario para alimentar la fuente que luego no s aportara 5vdc a los servomotores. los servomotores. al mover el joystick hacia adelante solo la articulación del brazo deberá bajar y lo contrario al mover el joystick hacia atrás. una vez construido el brazo se procedió a realizar la programación en arduino para que funcione de tal forma que sea manipulado por un joystick de pc de modo que al mover el joystick hacia la derecha o izquierda todo el brazo deba cumplir con lo ejecutado. Se hizo la fuente de 5v para los servomotores. arduino y joystick para iniciar su funcionamiento. antebrazo y pinza. PROCEDIMIENTO En el inicio del proceso de la construcción de este Proyecto se compró los materiales que se utilizaran. un pulsador cerrara la pinza y con otro se cerrara. con un potenciómetro interno en joystick situado a la izquierda en la superficie de este será el encargado de accionar el antebrazo. Luego se hizo encajar los brazos y antebrazos con los servomotores atornillándolos para que queden fijos. dos botones ubicados en la zona superior de la parte movible del joystick serán los encargados de abrir o cerrar la pinza. 15 . Por último se realizó las conexiones entre la fuente. también se tomó dos pulsadores que venían integrados en el joystick otorgándoles la función de abrir y cerrar la pinza. se empezó dibujando en la madera lo que iba a ser el brazo. se procedió a recortar las partes y pegarlas. Se procedió a modificar el joystick retirando todos sus potenciómetros y reemplazándolos por potenciómetros de 1k. CODIGO DE PROGRAMACION DE ARDUINO #include <Servo. // Conectar servo1 al pin 7 servo2.attach(9) . int anguloX = 90 . int salto = 3 . // Conectar servo1 al pin 8 servo3. // Crear un objeto tipo Servo llamado servo1 Servo servo2.h> // Incluir la librería Servo Servo servo1. inicia en 90° int aumentar = 22.attach(8) . // Crear un objeto tipo Servo llamado servo2 Servo servo3. // Controla el salto por movimiento int Eje_X = A2 . int angulo = 90 . int boton = 4 . pinMode(aumentar. INPUT). //Pin para el pulsador de aumentar el angul int disminuir = 23. //Variable para el ángulo.attach(10). //Posiciona el servo inicialmente en la mitad (90°) 16 . //Pin para el pulsador de disminuir el angul void setup() { servo1. // Empezamos en el centro int anguloY = 90 . // Conectar servo1 al pin 9 servomotor. //Pin PWM 10 del Arduino pinMode(disminuir.attach(7) . INPUT). int anguloZ = 90.write(anguloZ). Servo servomotor. servomotor. } void loop() { //EJE X int p = analogRead(A0). // Y este es el que mueve el servo 2 delay (50). if ( p < 450 ) // Si la lectura es menor de 450 anguloX = anguloX .salto .write(anguloX). if ( r < 450 ) angulo = angulo . // Aumentamos el angulo servo1. // disminuimos el angulo else if (q > 550) // Si mayor de 550 anguloY = anguloY + salto . 17 . // Aumentamos el angulo servo2.write(anguloY). // disminuimos el angulo else if (p > 550) // Si mayor de 550 anguloX = anguloX + salto .salto . // Este delay regula la velocidad del movimiento //EJE Y int q = analogRead(A1). if ( q < 450 ) // Si la lectura es menor de 450 anguloY = anguloY . else if (r>550) angulo = angulo + salto .3 . // Y este es el que mueve el servo 1 delay (50). // Este delay regula la velocidad del movimiento int r = analogRead(A2). //El angulo no disminuye mas alla de 0 grados } } servomotor. //El angulo no aumenta mas alla de 180 grados } } //Disminuye el angulo mientras se mantenga presionado if (digitalRead(disminuir) == LOW) { anguloZ--. //Aumenta el angulo mientras se mantenga presionado if (digitalRead(aumentar) == LOW) { anguloZ++. servo3. //Manda el ángulo al servo dependiendo del pulsador presionado delay(10). } 18 . delay (50). if (anguloZ >= 180) { anguloZ = 180.write(anguloZ).write(angulo). if (anguloZ <= 0) { anguloZ = 0. 00 19 .00 2 Tornillos y tuercas varias paquetes 10.00 Servomotor sg90 1 unidad 12.00 Arduino Uno 1 unidad 30.50 Transformador 220-10 vac 1 unidad Reciclado Cargador 5vdc 1 unidad Reciclado Pintura en spray 1 unidad 7.00 Cautín 1 unidad 10. ANALISIS DEL COSTO Para la construcción del brazo robotico Material Cantidad Costo 50x50 Láminas de madera cm Reciclado 3 servomotor MG995 unidades 90.00 Soldimix 1 unidad 7.00 Estaño y cables 5 metros 10. org/wiki/Servomotor 20 .net/brazo-robot-joystick/#modal http://arduparatodos.youtube.prometec.com/watch?v=pZZsx3Dxqis https://es.youtube.blogspot.html https://www.com/watch?v=lW8tAUgHYDY https://www. BLIBLIOGRAFIA http://www.wikipedia.pe/2017/02/controlar-servomotor- con-arduino-varios.youtube.com/watch?v=LXr_NLrjmmk https://www. ANEXOS Plasmando en papel una idea de lo que posiblemente seria el proyecto concluido. Dibujando brazo y antebrazo de brazo robótico para luego cortar y pegar. 21 . Fijando servomotor en el hombro del brazo robótico y servomotor que girara de derecha a izquierda. 22 . Fijando servomotor en lo que sería el codo del brazo robótico. Conectando placa a entrada de 12 vac y salida 5vdc. 23 . Conectando arduino a joystick y servomotores. Realizando ultimas conexiones para poner en funcionamiento 24 . Modificando joystick desde cero. Parte interna del joystick. Proyecto Brazo Robótico terminado. 25 . FIRMAS DE RESPONSABILIDAD _____________________________ _____________________________ Participante Profesor 26 .