Proyecto Robotica.docx

ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

I.E.E SAN JOSÉ - JAUJA.

FICHA DE INSCRIPCIÓN A

B

CÓDIGO:

1. CATEGORÍA:

(Llenado por la comisión)

2. MODALIDAD: (Marque con un aspa) (X ) Proyecto Productivo

( ) Plan de Negocio ( ) Mecanismos de control

3. TÍTULO DEL PROYECTO: “ROBOT OPERACIÓN AL RESCATE”

4. FAMILIA PROFESIONAL: ……………………………ELECTRICIDAD - ELECTRÓNICA…………………………………………….

5. ESPECIALIDAD TÉCNICO PROFESIONAL:

6. INSTITUCIÓN EDUCATIVA: ………………………………I.E.E.SAN JOSÉ - JAUJA……………………………………………….

7. GRADO DE ESTUDIOS:

1°

2°

3°

4°

8. DOCENTE ASESOR: (Apellidos y nombres) EDSON ROSADO CASAÑO……………

9. ESTUDIANTES EXPOSITORES: (Apellidos y Nombres) -

1

5°

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INDICE

Carátula.........................................................................................................................1 Indice............................................................................................................................ 2 Resumen....................................................................................................................... 3 Introducción..................................................................................................................4 Objetivos.......................................................................................................................5 Justificación..................................................................................................................5 Metodología………......................................................................................................6 Planificación................................................................................................................ 8 Ejecución de Proceso…….…………………………….……………………………13 Circuito Arduino…………-…………………………….…………………………...18 Conclusión…………………………………………….……………………………..26 Recomendaciones…..……..………………………….…………….………………..27

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 RESUMEN DEL PROYECTO

Un robot que sea capaz de ayudar a los equipos de rescate humano en una catástrofe. Que pueda, por ejemplo, mover los escombros en una ciudad arrasada tras un terremoto. Y que lo haga con una gran autonomía. Que reconozca los entornos, que recorra caminos adiestres y suba pendiente peligrosos por sí mismo controlados a distancia por un celular vía bluetooth. En eso se ha desarrollado un prototipo de proyecto para cumplir las tareas que en remplazo de los seres humanos para situaciones peligrosas sean remplazada por robots al rescate. El presente proyecto “ROBOT OPERACIÓN RESCATE “ Es una propuesta algorítmica de control de movimiento, percepción del entorno y toma de decisiones que permitan a un robot superar eficazmente una serie de pruebas virtuales en el menor tiempo posible. Para ello, los participantes se conectarán a través de su celular como simulador que darán respuesta en tiempo real a las dificultades que se les propongan. «El objetivo es el desarrollo de robots que puedan actuar en situaciones de catástrofes en entornos urbanos». «Son robots que tiene como centro de control el ARDUINO que se les da funciones programadas que distinguen ciertos aspectos del entorno y pueden manipular herramientas y desplazarse con destreza por lugares de rescate para entrar en zonas peligrosas y evitar poner en riesgo la vida de los rescatistas». Los robots en los que se trabaja tienen una gran autonomía, controlados a distancia por la supervisión de un operador -que puede ser remoto vía bluetooth y estar en el lugar que se observa a la distancia y se puede ir dándole indicaciones. Serán capaces de conducirse por una carretera salvando obstáculos, rodar por un terreno irregular que se va complicando progresivamente con lodo y escombros, y conectar una luminaria y abrirse paso con las tenazas que presentan. «En principio actuarán removiendo materiales, pero la investigación va encaminada al salvamento humano».

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INTRODUCCIÓN

Los robots y tecnología asociada podrían ayudar a los rescatadores humanos a salvar vidas cuando se produce un desastre en una zona urbana. La tecnología robótica es diversa y prometedora, pero ha faltado enfoque en las necesidades de función para las operaciones de rescate. Los rescatadores requieren productos robóticos disponibles comercialmente que sean sólidos y puedan facilitar la funcionalidad requerida para ayudarles a llevar a cabo su misión. El presente proyecto “ROBOT OPERACIÓN RESCATE “parte de la necesidad de enfrentar una catástrofe y pudiera ayudar en el rescate sin correr riesgos de vidas de los rescatistas por lo que se ha elaborado un prototipo que se está trabajando en la creación de normas de rendimiento para robots de rescate. El enfoque es lograr un entendimiento común sobre los requisitos de rendimiento y los escenarios de despliegue para robots partiendo de las necesidades de una operación de rescate real.

Palabras clave: Arduino, robot móvil, servomotor, sensor de infrarrojos, detección de obstáculos

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I.E.E SAN JOSÉ - JAUJA. I.

OBJETIVOS 1.1 Objetivo General: Diseñar e implementar un “Robot Operación Rescate” mediante la aplicación de micro-controladores, sensores y sistemas automatizados. 1.2 Objetivos específicos: Investigar y aplicar diferentes métodos de programación e



implementación necesarios para el proyecto. Analizar cada una de las condiciones que se presentarán en el



desarrollo del prototipo del proyecto, tanto a nivel técnico como al nivel del ambiente dentro del cual se desenvolverá. Diseñar el sistema eléctrico, electrónico y mecánico del proyecto



mediante el desarrollo y aplicación de métodos funcionales y viables. Realizar pruebas de funcionamiento necesarias para descartar



errores y poder aplicar las correcciones inmediatas al problema. Demostrar el funcionamiento del prototipo del proyecto, que



permita el desarrollo de ésta y otras aplicaciones, para simular una operación de rescate.

II.

JUSTIFICACIÓN El desarrollo del presente prototipo de proyecto “Robot Operación Rescate” tiene como finalidad principal la obtención de conocimientos acerca da implementación y desarrollo de los robots exploradores como ayuda prioritaria dentro del desarrollo de los conocimientos, ya que la robótica encierra muchos tópicos y diferentes campos de aplicación, en la cual nosotros nos orientamos a los rescates de seres humanos que se pudieran dar en situaciones de catástrofe sin correr el riesgo necesario. Para el desarrollo e implementación de este tipo de robot se hizo necesaria la realización del diseño y construcción de un modelo didáctico que permita a los estudiantes practicar y experimentar con los conocimientos adquiridos en los talleres

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de electricidad y electrónica del quinto grado de educación secundaria de la I.E.E. “SAN JOSÉ” Jauja.

De igual manera para la investigación y aplicación de los diferentes métodos de programación en el cual se basa el desarrollo de este proyecto, se analizaron cada una de las condiciones técnicas y ambientales dentro de la cual se desenvuelve, así mismo se diseñó un sistema electrónico y mecánico que permita desarrollarlo y aplicarlo de manera funcional y viable. Finalmente se persigue como objetivo la implementación del presente proyecto como una herramienta que permita el desarrollo práctico de la teoría y así tener una visión real del desarrollo de la misma, esto se lo logrará planteando practicas didácticas con las cuales el estudiante podrá resolver sus dudas de el mejor método de programación y selección de materiales, además de comprender la gran utilidad que representan los micro-controladores en la actualidad. III.

METODOLOGÍA Como parte del conocimiento necesario para administrar las actividades asociadas al desarrollo del prototipo del robot móvil, se aplicó una metodología a fin de lograr reducciones de tiempo del proyecto y facilitar la interacción entre los participantes del trabajo. Sin embargo, por la naturaleza de los tipos de robots, estos presentan características diferentes a proyectos académicos, principalmente en tiempo y aplicación. El proyecto requiere una interacción rápida y dinámica orientada para reducir el tiempo del proyecto y para conseguir resultados inmediatos.

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Una

vez

conceptualizado el diseño del

robot explorador, el proyecto se divide en tres fases: a) Diseño y fabricación b) Control y c) Pruebas. El método consiste primero en determinar matemáticamente la estructura del robot, a fin de evaluar la disposición y sus dimensiones. El modelo una vez obtenido, pasa a ser evaluado en simulación a fin de asegurar su definición. De esta forma se evalúan los parámetros y las dimensiones del robot mediante simulación computacional, así mismo se determinó el tipo de mecanismo que sirve de soporte a las ruedas, las dimensiones de las mismas y de la estructura del robot. El paso siguiente de esta metodología consiste en diseñar y construir los sistemas que componen al robot. En esta parte, por lo general, es posible también realizar el diseño del control. Durante la fabricación y ensamble se determinó la necesidad de efectuar algunos cambios en los diseños iniciales, por lo que se modificaron algunos parámetros y dimensiones de los componentes del robot. Principalmente, los cambios se relacionaron con las características de los materiales utilizados. Se recomienda, para mejorar los modelos físicos, analizar dichos cambios mediante simulación computacional con programas especializados. Así mismo, es importante mencionar que cambios en el sistema de control fueron realizados como resultado de la integración de los diferentes sistemas del robot. Las nuevas modificaciones fueron puestas en ejecución para asegurar el correcto funcionamiento de los sistemas ya ensamblados. 7

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Una vez lograda la primera versión del prototipo de robot el paso siguiente de la metodología consiste en evaluar el comportamiento real del robot y comparar su funcionamiento con los modelos matemáticos. Esta última tarea tiene como finalidad modificar y mejorar los modelos usados para diseñar el robot y de esta forma conseguir un mejor entendimiento del comportamiento real que presentan este tipo de máquinas.

IV.

PLANIFICACIÓN El presente proyecto plantea el diseño y construcción de un “robot operación rescate”, éste dispositivo como se mencionó anteriormente, ayudará reforzar los conocimientos adquiridos durante la formación académica en los niveles correspondientes. Beneficiarios: Al implementar el proyecto robot “robot operación rescate”, los beneficiarios directos serán los estudiantes de la especialidad de electricidad y electrónica que cursan el cuarto grado, y los indirectos las industrias. Impacto técnico-económico: El impacto técnico-económico del proyecto se centra en la diversificación de pruebas en las prácticas de laboratorios electrónicos facilitando la enseñanza a los docentes y la práctica a los estudiantes. Técnicamente se tomó en consideración: -

Viabilidad en métodos de programación.

-

Reducción de adquisición de materiales electrónicos tales como micro-

controladores, sensores, tarjeras electrónicas, motores, entre otros. Económicamente el costo de su implementación en las prácticas compensa el costo de inversión ya que ahorra considerablemente la adquisición de insumos y decimos esto a partir del criterio de inversión en su fabricación puesto como es un prototipo los materiales fue adquirido en el mercado local haciendo su costo de inversión relativamente bajo si lo relacionamos con los beneficios que proporciona.

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I.E.E SAN JOSÉ - JAUJA. V . EJECUCIÓN DE PROCESOS

Proyecto: “ROBOT OPERACIÓN RESCATE”

Con este sencillo y fácil proyecto pretendemos que nuestros estudiantes de 5º a través de la electrónica (analógica y digital) pongan en práctica lo aprendido y sirva de introducción al fascinante mundo de la robótica.

El “robot” que se propone, es un dispositivo móvil con cuatro ruedas, dos movidas cada una por un motor (ruedas motrices), Estos motores girarán o no mediante una señal procedente de un teléfono móvil con Android. El funcionamiento será el siguiente: Crearemos una aplicación con el programa “app inventor” que instalaremos en el móvil (más adelante se explica). En esta aplicación aparece un botón para conectar este con el arduino del coche mediante Bluetooth, una vez conectado, podemos pulsar el resto de botones: adelante, derecha e izquierda, cada uno de estos botones acciona respectivamente los motores, el motor de la derecha o el motor de la izquierda. Hay otro botón para parar el coche y otro para desconectar conexión Bluetooth. Hemos simplificado al máximo la circuitería, por ello no hemos tenido en cuenta la posibilidad de que el coche tenga marcha atrás.

A continuación, se muestra algunas figuras, que sólo te deben servir de orientación. Debes ser original y diseñar tu propio vehículo. Recuerda que en vez de utilizar fichas de empalmes para el control del los motores, podemos hacer una placa de circuito impreso.

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2.Esquema eléctrico

El esquema eléctrico siguiente, muestra cómo se conecta Arduino y HC 06. Es importante seguir un código de colores, rojo para el positivo, negro para el negativo, de esta manera tendremos más cuidado al conectar el + y el ., ya que, si lo cambiamos, el módulo se averiará. Durante el proceso de carga del programa quitaremos y pondremos varias veces estos cables, para poder cargar el programa al Arduino, ya que, si está conectado la alimentación del BT, a veces no carga el programa, así que quitamos el cable rojo de alimentación, cargamos el programa y volvemos poner el cable rojo.

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La siguiente figura muestra la conexión de Ardino con los motores.

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3.- Lista de materiales

– – – – – – – – – – – – –

2 Transistor BD135 1 Placa C.I. 1 HC 06 (bluetooth) 2 Resistencia 10k Ω 2 Resistencia 1k Ω 2 Diodo 1N4007 1 Arduino UNO 2 Motor pequeño con reductor 1 Pila 4'5V Ficha empalme o circuito impreso Cables, interruptor, ... 1 Rueda loca Utilizar material de desecho para chasis.

4.- Circuito impreso control motores Podemos montar el circuito con fichas de empalme o realizar la placa de circuito impreso.

K M D

K

I.E.S.Cuencaminera 4ºESO

-

A B

E

C

Dto.Tecno logía

R

M I

A

D1 1

E

C

R

D1 3

1 3

B

5.- Programa arduino

1 4

CONCLUSIONES 

En este trabajo se presentó una metodología aplicada al desarrollo de un prototipo de “Robot Operación Rescate”, como proyecto final. El método usado facilitó desarrollar de forma eficaz el mismo.



Este robot se utilizará como una herramienta para enseñar y aprender competencias y capacidades con

dirección

a

un

proyecto

bajo

circunstancias reales, que en la práctica se presentan. 

El sistema de control implementado permite conducir al “Robot Operación Rescate”, de acuerdo a los movimientos que se realicen desde el Mando Inalámbrico.

 Los participantes en el proyecto lograron desarrollar habilidades que les permiten integrar un trabajo especializado en este tipo de proyectos de electrónica. 

La aplicación de “Robot Operación Rescate”, se encuentra aún en desarrollo y hay usos potenciales que se evaluarán; esperamos que tanto alumnos como docentes evalúen los mismos y los puedan aplicar en el modelo.

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RECOMENDACIONES - Para el diseño del “Robot Operación Rescate” se debe tener en cuenta todos los elementos con que se disponga para evitar cambios repentinos. - En el diseño de la estructura mecánica debemos tomar en cuenta las características del material a elegir verificando que sea liviano, resistente y asegurándose que tenga un peso de acuerdo a las dimensiones y características de torque de los servomotores. - Antes de implementar la tarjeta del circuito principal del “Robot Operación Rescate” deberán realizarse las pruebas necesarias en el protoboard

a

fin

de

asegurarse

correctamente en la aplicación.

1 6

que

dicho

circuito

funcionará

ANEXO

1 7