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PROYECTO TECNOLÓGICO: BRAZO ROBOT DOMÉSTICO

________________________________ Autores: Ricardo Pérez de la Rosa, Sara Jaime Cabeza de Vaca y Amanda García Pérez. Curso: 4º ESO I.E.S. “Santiago Apóstol” Profesor: Juan Fernández de Vega C/ Ortega Muñoz, 30. 06200 Almendralejo (Badajoz)

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INTRODUCCIÓN: En este documento se presenta el proyecto técnico del brazo robot doméstico que estamos construyendo. La fase de diseño fue terminada a mediados de marzo y su documentación es lo que presentamos ahora. La fase de ejecución está siendo llevada a cabo actualmente en nuestro aula-taller. Este proyecto ha sido propuesto por el profesor de tecnología, y sigue la línea de desarrollo de brazos robot domésticos de los años anteriores. El objetivo es diseñar prototipos de ayudas técnicas que puedan ser utilizadas por personas enfermas o con discapacidad. Les informamos que las fotos que incluimos son de proyectos similares, ya que el de el diseño que aquí se presenta está en construcción. Para más información pueden visitar la página del departamento de tecnología del centro: http://www.santiagoapostol.net/tecnologia/ Y la página de los brazos robot diseñados y construidos en cursos anteriores. http://www.santiagoapostol.net/tecnologia/proyectos/webrobotflash/robot1.htm DESCRIPCIÓN: En este documento describiremos el proyecto hablando de varios aspectos: mostraremos distintas láminas con sus partes y sus cálculos, mostraremos un presupuesto aproximado, una relación con las herramientas usadas y de sus respectivas normas de seguridad; también describiremos su impacto social, entre otros.

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ÍNDICE ENCARGO DE TRABAJO.................................................................................2 OBJETO DEL PROYECTO................................................................................2 PLIEGO DE CONDICIONES.............................................................................2 DOCUMENTOS TÉCNICOS..............................................................................5 PLANOS..................................................................................................6-14 PARTES DEL OBJETO...................................................................................15 RELACIÓN DE HERRAMIENTAS Y MÁQUINAS...................................................15 PLAN DE SEGURIDAD...................................................................................16 NORMAS DE SEGURIDAD Y MANTENIMIENTO..................................................16 MEMORIA DESCRIPTIVA...............................................................................17 ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIAL..................................................17 CÁLCULOS ELÉCTRICOS...............................................................................18 CÁLCULOS MECÁNICOS................................................................................18 MEDICIONES: CÁLCULO DEL COSTE DEL MATERIAL.........................................19 PRESUPUESTO.............................................................................................20 PLANIFICACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN: DIAGRAMA DE GANTT.........................21 DISTRIBUCIÓN DE TRABAJO Y RESPONSABILIDADES.......................................22 AUTOEVALUACIÓN.......................................................................................23 CONTROL DEL BRAZO ROBOT.......................................................................24.

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OBJETO DEL PROYECTO : -Diseñar y construir un prototipo de un brazo robot que explore las posibilidades de su utilización para resolver tareas cotidianas en el hogar, para la ayuda de personas con dificultad de movimiento.

PLIEGO DE CONDICIONES: 1. Realizar un prototipo a escala, con un volumen máximo de 400x600x500 mm. 2.Se podrán utilizar materiales fáciles de mecanizar, aunque no sean los más idóneos para su producción definitiva. 3.El movimiento incluirá entre dos y tres grados de libertad. 4. El movimiento lo aportarán motores de corriente continua. 5. La alimentación será de 2 a 6 voltios mediante fuentes de alimentación. 6. El movimiento se transformará con los mecanismos y reductoras vistos en clase. 7. El brazo del robot tendrá una finalidad libre. 8. Se considera que este es un proyecto de investigación: lo que prima es explorar ideas que una vez depuradas encuentren su utilización en la práctica. 9. Se valorará la inclusión de componentes y circuitos vistos en clase.

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A.- ÍNDICE DE PLANOS:

1.- BOCETOS Y CROQUIS DE CONJUNTO. 1.1 Vista del brazo robot.............

1.3.................................................................

1.2................................................................ 1.4................................................................. 2.- PLANOS DE LA ESTRUCTURA Y LOS MECANISMOS.

2.1 Mecanismo del pincel..................... 2.4................................................................. 2.2 Mecanismo de la base........................ 2.5................................................................. 2.3................................................................

2.6.................................................................

3.- ESQUEMAS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS. 3.1 Esquema eléctrico (x2)............... 3.2................................................................

3.4................................................................. 3.5.................................................................

4.- PLANOS VARIOS (despiece, vistas acotadas, detalles ...). 4.1 Despiece....................................

4.6.................................................................

4.2. Vistas acotadas.....................

4.7.................................................................

4.3................................................................

4.8.................................................................

4.4................................................................

4.9.................................................................

4.5................................................................

4.10...............................................................

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Dibujado S.Jaime 2/02/07 Comprobado Escala Brazo robot-vista de conjunto

I.E.S. Santiago Apóstol Lámina nº 1.1 Curso:

Nº:

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Dibujado A.García 2/02/07 I.E.S. Santiago Apóstol Comprobado Escala Brazo robot-Mecanismos del pincel y la base Lámina nº 2.1 y 2.2 7

Dibujado A.García Comprobado

2/02/07

I.E.S. Santiago Apóstol

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Dibujado A.García Comprobado

2/02/07

I.E.S. Santiago Apóstol

9

Dibujado A.García Comprobado

2/02/07

I.E.S. Santiago Apóstol

10

Dibujado A.García Comprobado

2/02/07

I.E.S. Santiago Apóstol

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Dibujado R.Pérez 2/02/07 I.E.S. Santiago Apóstol Comprobado Escala Brazo robot-esquemas eléctricos y de montaje Lámina nº 3.1 Curso:

Nº:

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Dibujado S.Jaime Comprobado Escala

2/02/07 Brazo robot-despiece

I.E.S. Santiago Apóstol Lámina nº 4.1 Curso: 4º

Nº: 13

Dibujado R.Pérez Comprobado Escala

2/02/07 Brazo robot- Vistas acotadas

I.E.S. Santiago Apóstol Lámina nº4.2 14

B.- PARTES QUE COMPONEN EL OBJETO: 1ª.- Base de madera ......................................................................................................................................................................................

2ª. Mecanismo de movimiento (guías) ......................................................................................................................................................................................

3ª. Mástil......................................................................................................................................................................................

4ª.Base pequeña en la que va montada el mástil......................................................................................................................................................................................

5ª.Raíles......................................................................................................................................................................................

C.- RELACIÓN DE HERRAMIENTAS Y MÁQUINAS A UTILIZAR:

Herramientas de fabricación:

Máquinas herramienta:

-Destornillador

-Taladradora

-Gato

-Sierra de calar

-Sierra de Marquetería

-Guillotina

-Lija

-Pistola de silicona

-Limadora

-Soldador

-Llave fija

-Fuente de alimentación

Instrumentos de medida:

Útiles de limpieza:

-Regla y escuadra

-Escoba

-Metro

-Cogedor

-Polímetro

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D.- PLAN DE SEGURIDAD: Normas de Seguridad e Higiene en el Taller:

Normas de seguridad y mantenimiento de la pistola termofusible:

1)Mantener ordenado y limpio el taller al finalizar la clase. 2)Cuidar que las herramientas se coloquen en su lugar. 3) Subir los taburetes al finalizar 4) Guardar los materiales en su sitio 5) Mantener los materiales en perfecto estado. 6) No correr por el taller ni distraerse 7) Usar las protecciones adecuadas.

1)Cuidar que los cables no estén en mal estado 2) No tocar el pegamento caliente 3) No usar la pistola cerca de líquidos 4)No tumbar la pistola mientras esté caliente, ya que se puede averiar. 5)No distraer al que use la pistola 6) No abandonar el taller dejando la pistola encendida 7)Una vez acabado el trabajo limpiar la pistola.

Normas de seguridad y mantenimiento de la sierra de calar: 1) Comprobar que la hoja no encuentra ningún obstáculo. 2)No poner los dedos delante de la hoja. 3)No llevar nada suelto que se pueda enganchar. 4)No abandonar el taller dejando la sierra encendida 5)Usar las protecciones adecuadas. 6)No sacar la cuchilla de la ranura hasta que se detenga. 7)Limpiar la sierra al finalizar.

Normas de seguridad y mantenimiento de la taladradora fija: 1)No llevar nada suelto que se pueda enganchar. 2)No tocar la pieza inmediatamente. 3)Usar las gafas de protección. 4)Cuando se limpie soplando no respirar el polvo resultante 5) Una vez desconectada dejar que la broca pare sola. 6)En caso de que se enganche la broca desconectarla y desanclar la pieza. 7)Limpiar la taladradora cuando se haya terminado de usar.

Normas de seguridad y mantenimiento del soldador: 1)No tocar la punta del soldador cuando esté caliente. 2)Colocar el soldador en el soporte correspondiente. 3)Limpiar la punta del soldador regularmente. 4) Preestañar las piezas antes de soldar. 5)Antes de recoger dejar enfriar el soldador. 6)No tocar el aparato con las manos mojadas. 7)No distraer a la persona que esté soldando

Elementos de protección individual: 1)Gafas 2)Guantes 3)Bata

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E.-MEMORIA: Nuestro robot es un robot-pincel, es decir, es un brazo robot que consta en su extremo de un pincel que puede dibujar en todas direcciones gracias a los mecanismos que hemos puesto: Dos sistemas de piñón-cremallera, uno colocado en el mástil, que realiza el movimiento vertical, y otro en una pequeña base enganchado a la mayor, que realiza el movimiento horizontal. Lleva cuatro finales de carrera, dos en cada mecanismo, para poder así finalizar el movimiento y cambiar el sentido, invirtiendo la polaridad. Las partes principales del proyecto son: -La base. Esta base se mueve horizontalmente, gracias a unos raíles en los que van conectado un sistema piñón cremallera. -El mástil. En dicho mástil está situado un sistema de piñón-cremallera al que va conectado el pincel. -La base principal, que es el soporte del proyecto. El brazo robot lleva dos circuitos (descritos más adelante) que controlados con conmutadores. Este brazo podría controlarse por ordenador, controlándolo con un relé. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIAL Nuestro brazo robot tiene como objetivo ayudar a personas discapacitadas a poder escribir, pero no sólo podría tener dicha finalidad, ya que podría utilizarse para uso industrial y científico. Esto se podría conseguir gracias a una mejora: su automatización, lo que supondría una mejora para el rendimiento. El brazo, por supuesto, no es contaminante, y resulta óptimo para su uso por su poco consumo de energía eléctrica.

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F.- CÁLCULOS ELÉCTRICOS Y MECÁNICOS: Corresponde a la lámina: 2.1 y 2.2 1. Esquema:

Zs= 4d/cm Zm= 12 d Vm= 200 rpm

2. Datos:

3. Cálculos:

4. Resultados:

Zs· Vs= Zm· Vm; Vs= (Zm·Vm) : Zs 4·Vs = 12· 200; Vs = (12· 200) : 4 = 600 cm/min

Corresponde a la lámina: 4.1 1. Esquema:

2. Datos:

3. Cálculos:

4. Resultados:

-Relé; Vnom= 6V Iexc=0.08ª Rint= 6 = 75Ω 0.08 -Circuito: V=6V I=0.35A R=V/I =6/0.35= 17.14 Ω

G.- MEDICIONES: CÁLCULO DE LAS CANTIDADES DE MATERIAL.

Pieza: Base principal Material: Aglomerado Lámina: 4.1 1.Croquis: 2.Datos: 3.Cálculos:

4.Cambio unidades:

S= b·h= 500·300 =150000mm2=0.15m2 300

500

Pieza: Base pequeña Material: Okumen Lámina: 4.1 1.Croquis: 2.Datos: 3.Cálculos: 100

4.Cambio unidades:

S= b·h = 200·100= 20000mm2 = 0.02m2

200

Pieza: Mástil Material: Aglomerado Lámina: 4.1 1.Croquis: 2.Datos: 3.Cálculos:

300

100

4.Cambio unidades:

S= b·h= 100·300= 30000mm2=0.03m2

H.- PRESUPUESTO: Ref.

Cantidad

IES-5

0.15 m2

ALE100

Concepto

Precio/u.

Total

Aglomerado 19mm

3.91 €/m2

0.58€

2

Rueda dentada 12 dientes

0.35€

0.7€

IES-51

2

Cremallera

0.75€

1.5€

IES-19

0.02m2

Okumen contrachapado 5 mm

4.75€/m2

0.09€

IES-43

3

Listón de madera de pino 20·25

0.75€

2.25€

ALE08

2

Motor con reductora 1:23

4€

8€

ALE606

4

Microinterruptores “DIP”

1.4€

5.6€

ALE608

2

Conmutador doble

0.5€

1€

ALE615

2

Ejes M4

0.08€

0.16€

-

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-

-

-

-

Reciclados: Riel de cortina

20.88

Suma parcial Pequeño material ---

12h·3

Mano de obra

5% 6€

1.044 216

Subtotal

237.9

I.V.A. 16%

38.06

TOTAL

275.96 €

I.- PLANIFICACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN: DIAGRAMA DE GANTT.

Sesiones de trabajo: Tareas constructivas:

1ª

1.-Dibujar las piezas: bases, mástil, raíles....

x

2.-Cortar las bases, los raíles y el mástil 3.-Colocar los raíles en la base 4.-Montaje del esquema eléctrico del mecanismo de los raíles (finales de carrera, conmutadores...)

5.-Montaje del mecanismo de los raíles (piñón cremallera) 6.- Montaje del mecanismo del pincel (piñón cremallera) 7.- Montaje eléctrico del mecanismo del pincel (finales de carrera, fuente de alimentación, conmutadores...)

8.-Perfeccionamiento del proyecto 9.10.11.12.13.14.15.-

2ª

3ª

4ª

5ª

6ª

7ª

8ª

9ª

10ª 11ª

12ª 13ª

xxx x xx x xx x xx

14ª 15ª

J.- DISTRIBUCIÓN DEL TRABAJO Y RESPONSABILIDADES:

Cargos dentro del equipo o división empresarial: Secretario: Sara Jaime Cabeza de Vaca Portavoz: Antonio Ricardo Pérez de la Rosa Limpieza: Sara Jaime Cabeza de Vaca Materiales: Antonio Ricardo Pérez de la Rosa Herramientas: Amanda García Pérez Mesa: Amanda García Pérez

Cargos dentro de la empresa:

O.- AUTOEVALUACIÓN: 1.- ¿Ha funcionado bien el grupo? ¿Por qué? Sí, creemos que ha funcionado porque fue una decisión voluntaria, ya que si el grupo está formado por personas entre las que hay buena relación, como es el caso, el grupo funciona mejor, y todo es mucho más fácil, debido a que hay confianza y mejor ambiente de trabajo.

2.- ¿Veis posibilidades de mejorar el prototipo? ¿Cómo? Podría mejorarse consiguiendo automatizarlo y, por supuesto, mejorando sus materiales, ya que nuestro prototipo está hecho con madera, un material muy fácil de mecanizar, aunque se podría hacer con plástico o chapa, pero sería más lento y complicado el proceso.

3.- ¿Qué dificultades habéis encontrado en el proceso? ¿Cómo las habéis superado? La mayor dificultad ha sido el cálculo de mecanismos, pero sobre todo, encontrar la idea, ya que después, todo es más fácil de situar y de aportar soluciones. Los mecanismos los pudimos encontrar porque los habíamos dado en clase, junto a los cálculos. 4.- ¿Cumple el prototipo todas las condiciones dadas? Explica cuáles no cumple y por qué. El diseño cumple todas las condiciones indicadas, no hemos encontrado ninguna que no se haya cumplido. 5.- ¿Has cumplido las normas de seguridad? En caso negativo explica el porqué. Aunque el proyecto está en construcción, durante el tiempo que llevamos en el taller se están cumpliendo todas, y 8.- Valora de 0 a 10 el trabajo de: esperamos seguir con ese ritmo.

Muy fácil Fácil Normal Difícil Muy difícil

Muy interesante x El tuyo propio. Interesante x Normal El de tus compañeros de equipo. Poco interesante Nada El del profesor. interesante

8 8

9

P. CONTROL DEL BRAZO ROBOT. Para controlar el brazo robot utilizaremos las tarjetas de relés que aprendimos a usar en la primera evaluación con un cruce de semáforos. El sistema de programación utilizado se describe en: http://tecnodivers.homelinux.com/control/index.htm