LETRAS - ITC

LETRASConCiencia TecnoLoacutegica

Revista cientiacutefica y tecnoloacutegica de la Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central

EDICIOacuteN No 16

Septiembre de 2017

Bogotaacute Colombia

ISSN

190

9-90

02 -

Sept

iem

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de 2

017

ESCUELA TECNOLOacuteGICA INSTITUTO TEacuteCNICO CENTRALEstablecimiento Puacuteblico de Educacioacuten Superior Calle 13 16-74 PBX 3443029 Bogotaacute Colombia

wwwitceduco

ESCUELA TECNOLOacuteGICA INSTITUTO TEacuteCNICO CENTRALEstablecimiento Puacuteblico de Educacioacuten Superior

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OLOacuteGICA INSTITUTO TEacuteCNICO C

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VBI LABOR IBI VIRTVS

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Letras Conciencia Tecnoloacutegica

ISSN 1909-9002

Facultad SISTEMASTEacuteCNICO PROFESIONAL EN COMPUTACIOacuteN 101514

TECNOLOGIacuteA EN DESARROLLO DE SOFTWARE 103354

INGENIERIacuteA DE SISTEMAS 52656Facultad ELECTROMECAacuteNICATEacuteCNICO PROFESIONAL EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL 103098

TECNOLOGIacuteA EN MONTAJES INDUSTRIALES 53360

INGENIERIacuteA ELECTROMECAacuteNICA 53307

Facultad MECATROacuteNICATEacuteCNICO PROFESIONAL EN ELECTROacuteNICA INDUSTRIAL 103232

TECNOLOGIacuteA EN AUTOMATIZACIOacuteN INDUSTRIAL 103233

INGENIERIacuteA MECATROacuteNICA 52691

Facultad PROCESOS INDUSTRIALESTEacuteCNICO PROFESIONAL EN PROCESOS DE MANUFACTURA 103316TECNOLOGIacuteA EN PRODUCCIOacuteN INDUSTRIAL 52657INGENIERIacuteA DE PROCESOS INDUSTRIALES 52554

DENOMINACIOacuteN SNIESESPECIALIZACIOacuteN TEacuteCNICA PROFESIONAL EN CONSTRUCCIOacuteN DE REDES DE DISTRIBUCIOacuteN DE ENERGIacuteA ELEacuteCTRICA DE MEDIA TENSIOacuteN

3283

ESPECIALIZACIOacuteN TEacuteCNICA PROFESIONAL EN INSTRUMENTACIOacuteN INDUSTRIAL

2978

ESPECIALIZACIOacuteN TEacuteCNICA PROFESIONAL EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

52358

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Edicioacuten 16 Septiembre de 2017

SNIES

Facultad DISENtildeO DE MAacuteQUINAS

TEacuteCNICO PROFESIONAL EN DIBUJO MECAacuteNICO Y DE HERRAMIENTAS INDUSTRIALES 105163TECNOLOGIacuteA EN GESTIOacuteN DE FABRICACIOacuteN MECAacuteNICA 105164IINGENIERIacuteA MECAacuteNICA 105162

CONSEJO DIRECTIVO

Dr JAIME ANDREacuteS VARGAS VIVESDelegado del Ministerio de Educacioacuten

Hno EDGAR FIGUEROA ABRAJIN Representante del Sentildeor Presidente de la Repuacuteblica

Doctor MIGUEL MANRIQUE COacuteRDOBARepresentante de los Exrectores

Hno JOSEacute GREGORIO CONTRERAS FERNAacuteNDEZ Rector

MARCO FIDEL ZAMBRANO MURILLO Representante del Gobernador de Cundinamarca

Ingeniero ORLANDO TARAZONA VILLAMIZAR Representante de las Directivas Acadeacutemicas

Ingeniero JAIRO ERNESTO MORENO LOacutePEZRepresentante de los Profesores

Ingeniero REINALDO GARCIacuteA G Representante del Sector Productivo

EDNA CAROLINA RUIZ PLAZAS Representante de los Estudiantes

AacuteNGEL ALBEIRO HURTADO SAacuteNCHEZ Representante de los Egresados

Dr EDGAR MAURICIO LOacutePEZ LIZARAZOSecretario General

CONSEJO ACADEacuteMICO


Ing CARLOS EDUARDO PINZOacuteN GONZAacuteLEZVicerrector Acadeacutemico

Doctor MANUEL CANCELADO JIMEacuteNEZVicerrector de Investigacioacuten Extensioacuten y Transferencia

DORA AMANDA MESA CAMACHO Vicerrectora Administrativa y Financiera

Ing JORGE ENRIQUE PEacuteREZ NEPTADecano Facultad de Ingenieriacutea de Electromecaacutenica

Ingeniero ORLANDO TARAZONA VILLAMIZARDecano Facultad de Mecaacutenica

Ing FABIOLA MEJIacuteA BARRAGAacuteN Decano Facultad de Ingenieriacutea de Procesos Industriales

Licenciada LUCILA FLOREZ SERRANO Decana Facultad de Ingenieriacutea de Mecatroacutenica

Ingeniero SOacuteCRATES ROJAS AMADOR Decano Facultad de Sistemas

Ing ALBERTO GONZAacuteLEZ VILLARRAGACoordinador especializaciones

Mag WILSON RAMIRO CAMARGO CARDOZO Representante de los Profesores

Ing LUIS EDUARDO CANO CARVAJAL Representante de las Aacutereas Acadeacutemicas

Est JENNY PATRICIA TAFUR LANCHEROS Representante de los Estudiantes

Letras ConCiencia TecnoLoacutegica


Revista cientiacutefi ca y tecnoloacutegica de la Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central

EDICIOacuteN No 16

Septi embre de 2017


ISSN

190

9-90

02 -

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ESCUELA TECNOLOacuteGICA INSTITUTO TEacuteCNICO CENTRALEstablecimiento Puacuteblico de Educacioacuten SuperiorCalle 13 16-74 PBX 3443029 Bogotaacute Colombia

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Edicioacuten Ndeg 16 septiembre de 2017

ISSN 1909- 9002

DirectorMANUEL CANCELADO JIMEacuteNEZ PhD

Editor MARTHA CECILIA HERRERA ROMERO

CONSEJO EDITORIAL

Dr EDGAR MAURICIO LOacutePEZ LIZARAZO Delegado del Rector


Dr MANUEL CANCELADO JIMEacuteNEZVicerrector de Investigacioacuten

Extensioacuten y TransferenciaLic LUCILA FLOacuteREZ SERRANO

Representante de los decanosLic CARLOS ALBERTO CEROacuteN

Profesor designado por el RectorIng DAVID LEONARDO TORRESProfesional Oficina de Publicaciones

La revista Letras ConCiencia TecnoLoacutegica es una publicacioacuten de la Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central que pone al alcance del sector acadeacutemico y productivo la divulgacioacuten de conocimiento asiacute como los resultados de investigaciones adelantadas Su contenido no refleja necesariamente la posicioacuten de la institucioacuten ni la de la revistaLa institucioacuten y la revista no son responsables de las ideas y conceptos emitidos por los autores de los trabajos publicados Se autoriza la reproduccioacuten total o parcial de su contenido citando la fuente y atendiendo las normas

sobre derechos de autor y propiedad intelectual

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Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central

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EditorialEditorial

a conocida como cuarta revolucioacuten tecnoloacutegica estaacute siendo enmarcada por un sinnuacutemero de criacuteticas tanto positivas como negativas en el marco del fenoacutemeno de la globalizacioacuten Sin embargo es un hecho que el ecosistema actual caracterizado por un momento histoacuterico de crisis o mejor de permanente cambio es un periodo de oportunidades de grandes desafiacuteos y solo los profesionales polivalentes o ldquoproflexrdquo tendraacuten la oportunidad de adaptarse

La Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central (ETITC) enfrenta el reto de formar profesionales capaces de planear desarrollar evaluar monitorear y ejecutar proyectos y soluciones a problemas de la industria Formar proflex Las nuevas epistemologiacuteas dan muestra de que ni la ensentildeanza ni el aprendizaje son fenoacutemenos lineales Ahora se tienen recintos que no solo simulan de manera virtual sino ademaacutes real instalaciones industriales para las praacutecticas ejemplo de estos son el laboratorio de SCHNEIDER o el laboratorio de FESTO ambientes en los cuales los estudiantes adquieren las destrezas y competencias que los hacen uacutenicos en el mercado

Para ldquoLETRASrdquo es motivo de orgullo en este nuacutemero presentar propuestas y proyectos que cumplen con los paraacutemetros de dar soluciones teacutecnicas a problemas puntuales en el ambiente acadeacutemico o industrial Asiacute las cosas se expone un proyecto que propone una solucioacuten a la problemaacutetica ocasionada como consecuencia de una multiplicidad enorme de protocolos de comunicacioacuten industrial tan grande como faacutebricas o equipos de automatizacioacuten hay

Ya no es una maacutexima tener como paraacutemetro de solucioacuten en automatizacioacuten el tipo de protocolo de comunicaciones de los equipos porque la misma exigencia del mercado ha presionado a los fabricantes de sistemas de automatizacioacuten a tomar una de dos opciones o son abiertos en sus arquitecturas y protocolos de comunicacioacuten o son compatibles instalando en sus sistemas protocolos y puertos de comunicaciones estaacutendar

Mientras tanto otro proyecto esta vez de tipo didaacutectico acadeacutemico muestra las destrezas alcanzadas en el disentildeo y prototipado de un robot tipo paralelo con morfologiacutea delta para la sujecioacuten y posterior ubicacioacuten sobre una tarjeta de circuitos impresa PCB (Printed Circuit Board) componentes del tipo SMD (Surface Mount Device) Este proyecto de gran ayuda en el disentildeo de tarjetas o circuitos impresos utiliza componentes maacutes pequentildeos que los convencionales los cuales entre otros beneficios traen como caracteriacutestica principal menos consumo de energiacutea y la concebida disminucioacuten en la disipacioacuten de calor Es importante entonces el impacto sobre el medio ambiente y el uso racional de la energiacutea eleacutectrica


Otro robot esta vez implementado mediante la impresioacuten 3D muestra las caracteriacutesticas de un brazo manipulador con siete grados de libertad el uacuteltimo grado con redundancia disentildeado como modelo didaacutectico En este los docentes y estudiantes encuentran mediante el uso de algoritmos las caracteriacutesticas propias de este tipo de robots usados en la industria

En los paiacuteses agriacutecolas estaacute cobrando intereacutes controlar el uso responsable del agua para riegos se presenta un trabajo que da solucioacuten a esta problemaacutetica y ademaacutes de medir la humedad de los suelos mide su temperatura datos importantes en las proyecciones de cosechas y sembradiacuteos El alcance del proyecto inclusive contempla la lectura en tiempo real de los suelos como un inicio a lo que se conoce como cultivos de precisioacuten

LETRAS expone asiacute la innovacioacuten no solo disruptiva sino incremental abrieacutendose paso a la transferencia tecnoloacutegica y a generar valor en cada uno de los proyectos de investigacioacuten y emprendimiento surgidos de la academia

Germaacuten Augusto Rojas PirabaacutenAsesor de Innovacioacuten

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Editorial

Disentildeo e implementacioacuten de una red CAN para laboratorioPineda Beniacutetez Elkin Y MSc Cotrino Badillo Carlos E MSc

Disentildeo de robot delta para el posicionamiento de componentes electroacutenicos smd en circuitos impresos durante su ensamblajeUribe Armando Rojas Aacutelvaro

Caracterizacioacuten de Temperatura y Humedad de Suelos AgriacutecolasDiego Steven Galindo-Araque Mariacutea Camila Vargas-Sarmiento Jennifer Paola Corredor Goacutemez

Disentildeo construccioacuten y puesta en marcha de un brazo roboacutetico redundante 7DOF Juan D Galvis Juan D Mesa Marisol Rodriacuteguez Pedro F Caacuterdenas Ricardo E Ramiacuterez

Poliacuteticas de edicioacuten

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Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central

Disentildeo e implementacioacuten de una red CAN para laboratorio

Design and implementation of a CAN network for a laboratory

Pineda Beniacutetez Elkin Y MSc1 Cotrino Badillo Carlos E MSc2

ResumenEn este artiacuteculo se describe el disentildeo y construccioacuten de una plataforma de demostracioacuten del bus CAN Se combi-nan dos de los protocolos de alto nivel CANOpen y SAE J1939 para implementar un proceso industrial a escala que sirve como demostracioacuten y aprendizaje de los conceptos de redes industriales protocolos e integracioacuten de dispositivos de diferentes fabricantes El proceso de clasificacioacuten de partes estaacute bajo el comando de un PLC Twido y las variables del sistema se pueden observar y manipular desde una interfaz HMI local

Palabras clave CAN CANOpen CiA SAE J1939 HMI PID PLC

AbstractThis paper proposes the design and manufacture of a platform based in CAN bus Two of the high-level protocols are presented CANOpen and SAE J1939 to show an industrial process to scale The platform serves as a demon- stration and learning guide for industrial networks protocols and combine different manufacturerrsquos devices The parts classification process is under the command of a Twido PLC and the system variables can be observed and manipulated from a local HMI

Key words CAN CANOpen CiA SAE J1939 HMI PID PLC

1MaestriacuteaenIngenieriacuteaElectroacutenicaPontificiaUniversidadJaverianaBogotaacuteColombiaepinedajaverianaeduco2ProfesoremeacuteritoDepartamentodeElectroacutenicaPontificiaUniversidadJaverianaBogotaacuteColombiaccotrinojaverianaeduco

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I INTRODUCCIOacuteN En el laboratorio de comunicaciones industriales del Departamento de Ingenieriacutea Electroacutenica se han implementado equipos para el estudio y eva-luacioacuten de diferentes protocolos de comunicacioacuten industrial tales como un sistema de tanques inte-ractuantes basado en el protocolo PROFIBUS la red de transmisioacuten HART de temperaturas y una red MODBUS

La plataforma descrita se enfoca a la automati za-cioacuten de un proceso de clasifi cacioacuten de piezas dis-cretas identi fi cadas por coacutedigo de barras y sepa-radas por medio de bandas transportadoras Para ello se construyoacute un bus CAN (Controller Area Ne-twork) que soporta los protocolos de alto nivel CANOpen y SAE J1939

En la segunda parte se describe la planta disentildea-da a conti nuacioacuten se resume la estructura de los protocolos empleados la cuarta parte describe los desarrollos y construccioacuten del prototi po y fi -nalmente se detallan las guiacuteas para el uso del sis-tema y las conclusiones

II DESCRIPCIOacuteN DEL SISTEMA Se disentildeoacute una planta que integra los protocolos de comunicacioacuten CANOpen y SAE1939 y se im-plementa una ruti na de control para simular un proceso de identi fi cacioacuten por coacutedigo de barras y distribucioacuten de elementos[1]

En la Figura 1 se muestra un sistema compues-to por dos bandas transportadoras las cuales se mueven por accioacuten de dos motores DC acoplados a codifi cadores (encoders) que permiten conocer su posicioacuten y velocidad Los productos por clasifi -car entran por la banda A donde una lectora de coacutedigo de barras lee la identi fi cacioacuten adosada a las piezas Las piezas pasan a la banda B la cual lleva el producto a la zona 1 o la zona 2 seguacuten co-rresponda La decisioacuten de la zona escogida seraacute tomada con base en la informacioacuten que entregan la lectora y la base de datos almacenada en el PLC

El PLC enviacutea la orden a la banda B para desplazar el producto a la zona que corresponda

Figura 1 Esquemadelaplantapropuesta[2]

Los sensores y actuadores [3][4][5] de la planta estaraacuten comunicados por el bus CAN el proceso de control y el manejo de la informacioacuten contaraacute con un PLC y el HMI de supervisioacuten se ejecuta con un runti me licenciado en un PC local

Como ayuda en el proceso de aprendizaje del pro-tocolo se cuenta con un analizador de protocolo CAN conectado a la red CANOpen y otro a la red de SAE-1339 los cuales permiten analizar y modi-fi car tramas que pasan por el bus [6][7] Tambieacuten se realiza una integracioacuten de las dos redes de co-municacioacuten a traveacutes de un conversor de protoco-los Axiomati c [8]

III PROTOCOLOS DE ALTO NIVEL BASADOS EN BUS CAN [9]

El bus CAN fue desarrollado por Bosch como una solucioacuten para intercomunicar los sistemas de con-trol presentes en los vehiacuteculos [9] [10] Bajo la norma ISO 11898 se defi nen las caracteriacutesti cas de la capa fiacute sica y de la capa de datos dentro del mo-delo OSI3 para el bus CAN

3OpenSystemsInterconectiondefinidoenISO7498

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Las tramas de datos del bus CAN capa 2 del mo-delo OSI son de dos ti pos el CAN 20A con 11 bit en su campo de identi fi cacioacuten son las de mayor implementacioacuten ya que requieren menor ancho de banda y el CAN20B que posee 29 bits en el campo de identi fi cacioacuten uti lizada por la industria automotriz (Ver Figura 2 y Figura 3)

Figura 2 MensajedeCAN20A[11]

Figura 3 MensajedeCAN20B[11]

Algunas ventajas destacables del bus CAN son su alta capacidad de trasmisioacuten de datos (de hasta 1 Mbits) blindaje contra interferencias externas y bajo costo de implementacioacuten

Existen diversos protocolos de alto nivel que uti li-zan el bus CAN es decir que sus especifi caciones se establecen para la capa 7 del modelo OSI Algu-nos de uso comuacuten son CANOpen SAE J1939 De-viceNet ISO bus LIN UAV-CAN NMEA2000 [12]

Los protocolos de alto nivel que se implementan en el disentildeo de esta plataforma son CANOpen y SAE J1939

A CANOpen

El desarrollo de este protocolo tuvo sus oriacutege-nes en empresas pequentildeas y en la academia es el uacutenico protocolo industrial que no fue promo-vido por grandes compantildeiacuteas y tampoco inten-

toacute ser un protocolo de alto nivel propietario o restringido para cierto tipos de dispositivos El gran eacutexito de CANOpen se debe a que estaacute de-sarrollado para usarse con cualquier tipo de dis-positivos y de manera abierta El protocolo se define a traveacutes del estaacutendar CiA 301 [13] [14] [15] CiA4 es actualmente una organizacioacuten de muacuteltiples compantildeiacuteas que se han vinculado para publicar y socializar las nuevas regulaciones del protocolo Tambieacuten describen sus dispositivos que usan este protocolo en las publicaciones de CiA CANOpen ha tenido bastante acogida como protocolo de comunicacioacuten para sistemas embebidos

En la Figura 4 se ti ene el formato de trama del protocolo CANOpen la cual uti liza una trama ti po CAN20A con 11 bits en su campo de iden-ti fi cacioacuten distribuidos asiacute 4 bit para el coacutedigo de funcioacuten 7 bit para el identi fi cador del nodo Los demaacutes campos son de control de datos y 8 bytes para la informacioacuten [16]

Figura 4 TramadeCANopen[16]

B SAE J1939

El protocolo SAE J1939 fue desarrollado por SAE5 para uso en vehiacuteculos de carga y traacuteileres El obje-ti vo es interconectar los diferentes ECU6 presen-tes en el remolque y la unidad de propulsioacuten tales como como ECU de frenos ECU de suspensioacuten ECU de motor Fue principalmente desarrollado

4CiA CAN inAutomation Sociedad de fabricantes queactualmentedesarrollanyusanelprotocoloCANOpen

5SAESocietyofAutomotiveEngineersSociedaddeinge-nierosautomotrices

6EngineControlUnitUnidaddecontroldelmotor

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para este ti po de aplicaciones y se ha extendido a vehiacuteculos comerciales y vehiacuteculos familiares te-niendo gran aceptacioacuten en la mayoriacutea de fabrican-tes [17][18]

En la Figura 5 se muestra el formato de una tra-ma de SAE J1939 ti po CAN 20B Las tramas de J1939 son disentildeadas para divulgarse a todos los dispositi vos de la red simultaacuteneamente (modo ldquobroadcastrdquo) y el nodo correspondiente ati ende la solicitud enviada

Los 3 bits de prioridad ayudan a establecer queacute mensaje dentro del bus llegaraacute primero Un valor de 0 tendraacute la prioridad maacutes alta posible

El valor de PDU Format establece si el mensaje es de broadcast o es para una direccioacuten especiacutefi ca asiacute

bull Si el valor de PDU Format estaacute entre 0 y 239 es mensaje especiacutefi co y la direccioacuten de desti -no se escribe en PDU Specifi c (Formato PDU1)

bull Si el valor de PDU Format es de 240 y 255 es un mensaje de broadcast (Formato PDU2)

Figura 5 FormatodetramaSAEJ1939[19]

Existe otro paraacutemetro importante que se lla-ma PGN7 en realidad es la agrupacioacuten de los bits Reservado Data page PDU Format y PDU specific [2]

A pesar de que los dos protocolos estaacuten defi nidos de diferentes maneras en la capa 7 del modelo OSI comparten la capa fiacute sica y la capa de enlace de datos Estas caracteriacutesti cas comunes lo que permiten que la informacioacuten de las dos redes

7PGNParameterGroupNumber

pueda intercambiar por medio de ldquogatewaysrdquo que posean el perfi l CiA DS-413 [8][20] [21] Esta facilidad de integracioacuten de protocolos se empleoacute en este proyecto por medio de un converti dor Axiomati c

IV DESARROLLOS

A Bandas y motores

La construccioacuten de las bandas se realiza con los sets didaacutecti cos de Fischertechnik [22] Para rea-lizar el movimiento de los elementos sobre la banda se cambian los motores originales de las bandas por dos motores marca Crouzet [4] Se di-sentildearon y fabricaron engranajes con teacutecnicas de impresioacuten 3D para el acople de los encoders y los motores a los ejes de las bandas (Ver Figura 6) En la Figura 7 se encuentran las bandas construidas

Figura 6 Enlaparteizquierdasemuestraelacopledelmotoralabandayenlapartederechaseencuentraelacopledelencoder

Figura 7 Montajefinaldelasbandasydellectordecoacutedigodebarras

J1939 PDU

D

P R P PDF Format PDU Specific Source Address

3 1 1 8 8 8Bits

8


B Control de Velocidad

La banda A tiene un control de velocidad para que los objetos por identificar pasen a velocidad cons-tante por el lector de coacutedigos[2] Para la imple-mentacioacuten del controlador se emplea el modelo mostrado en la Figura 8

Al reemplazar los paraacutemetros dados por el fa-bricante del motor [4] se obtiene la funcioacuten de transferencia de la banda con entrada en voltaje de alimentacioacuten y como salida la velocidad del eje en rpm mostrada en la ecuacioacuten 1 Esta funcioacuten de transferencia puede ser simulada por el estu-diante con la toolbox de sintonizacioacuten de PID8 en MATLAB obtener las constantes del controlador para ingresar al PLC y observar los resultados

Los dos motores estaacuten manejados por controla-dores Axiomatic [23] con protocolo SAE J1939 na-tivo y la velocidad nominal es de 03 ms

Figura 8 Diagramaenbloquesdebanda[2]

C Lectora de Coacutedigos

Para la deteccioacuten del coacutedigo estampado en cada pieza se emplea una lectora SICK [1][5] confi-gurada para identificar coacutedigos QR La maacutexima velocidad de las piezas que se puede detectar es de 2 ms

8Proporcionalintegralderivativo

La lectora puede recibir comandos y entregar in-formacioacuten de los objetos bajo diferentes protoco-los disponibles en su memoria Para este caso se seleccionoacute CANOpen

D Red de comunicacioacuten

Para el transporte de datos a la memoria del PLC se crea una red de CANOpen y de SAE J1939 con los dispositivos industriales que manejan este tipo de comunicaciones organizados como se muestra en la Tabla 1

DispositivoDireccioacuten CANOpen

Direccioacuten SAE J1939

Moacutedulo Maestro PLC [24] 127 -Lector de coacutedigos [5] 1 -Encoder 1 (Banda A) [3] 2 -Encoder 2 (Banda B) 3 -Conversor de protocolo [20] 4 80Driver 1 (Motor Banda A) [23] - D0Driver 2 (Motor Banda B) - D1Analizador de red J1939 [7] - F9

TABLA 1 AsignacioacutendenodosdelaredCAN

El analizador de protocolo CANOpen [6] se co-necta directamente a las borneras [25] y no tie-ne direccioacuten de nodo como tal Para analizar el protocolo SAE1939 se emplea una herramienta disponible en los controladores de los motores DC [26]

E Integracioacuten de CANOpen y SAE1939

Para la integracioacuten de la red CANOpen y la red de SAE J1939 se utiliza un conversor de protocolos o gateway Axiomatic [20] el cual permite que las tramas de CANOpen sean traducidas a SAE-J1939 para ser enviadas a los controladores de motor DC que trabajan con el segundo protocolo [23] Los reportes de estado tambieacuten pasan por este pro-ceso para que sean leiacutedos por el moacutedulo maestro CANOpen del PLC

1205964(119904)119864119886(119904)= 25lowast1051199042+(222lowast104)119904+(285lowast107)

(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)

ω4(s) 25 lowast 105

Ea(s) s2 + (222 lowast 104)s + (285 lowast 107)=

9


Como los campos de datos de los dos protocolos ti enen la misma canti dad de bytes el proceso de conversioacuten se aprovecha con el uso de la memo-ria del conversor asiacute

bull Las tramas de CANOpen con los datos de ve-locidad para cada driver se almacenan en los subiacutendices 0 del objeto 0 x 2000 y 0 x 2001 respecti vamente (trama con 4 bytes)

bull Las tramas de CANOpen con el dato de habili-tacioacuten se almacenan subiacutendice 1 de los obje-tos anteriores (trama con 4 bytes)

bull Las tramas de SAE J1939 se construyen inte-grando los dos subiacutendices y formando la pala-bra de SAE1939 con los PDU para cada driver (trama con 8 bytes)

F Maestro de la red e interfaz humano maquina

Como unidad maestra de la red se emplea un PLC Twido [27] con el moacutedulo maestro CANOpen [24] Ademaacutes del control de la red CAN en este equipo se programaron los comandos para la operacioacuten de las bandas y los enclavamientos de seguridad

Una vez construida y programada la planta se realiza la interfaz de usuario HMI la cual permite visualizar el proceso de seleccioacuten de productos diagnosti car la red CAN y modifi car los paraacuteme-tros del controlador PID implementado para re-gular la velocidad en la banda A

Los disentildeos del HMI incluyen tambieacuten el reporte de alarmas y de disparos que se confi guraron con el aacutenimo de acercar el proceso a un entorno real donde tambieacuten pueden existi r fallas Existen dos pantallas de visualizacioacuten de datos y graacutefi cas en ti empo de las variables de proceso del PID (SP y PV) [2] La pantalla principal de visualizacioacuten se muestra en la Figura 9

Todos los equipos se alojan en un tablero de dis-tribucioacuten con las caracteriacutesti cas de los tableros encontrados comuacutenmente en procesos industria-

les o faacutebricas El tablero deja ver la organizacioacuten del cableado estructurado la distribucioacuten de las sentildeales de potencia y las de control con diferen-tes coacutedigos de colores Tambieacuten se respetan las restricciones de espacio de los fabricantes de los equipos garanti zando su integridad de los mis-mos En la Figura 10 se muestra la construccioacuten fi nal del panel de control

G Guiacuteas de laboratorio

Para explotar el maacuteximo potencial de este equipo se disentildean guiacuteas de laboratorio con las cuales el estudiante profundiza los conocimientos desarro-llados en las clases y mejora el aprendizaje de los protocolos industriales

Figura 9 PantallaPrincipaldelHMI

Figura 10 Tablero de control de bandas transporta-doras

10


Una guiacutea es para los estudiantes de Comunicacio-nes en la Industria y tiene como objetivos

bull Configurar una red de comunicacioacuten bajo pro-tocolo CANOpen

bull Emplear las facilidades de red y el analizador de protocolo para generar y visualizar tramas de control de configuracioacuten de dispositivos y mensajes de error

bull Medir las caracteriacutesticas de la capa fiacutesica eva-luar sus restricciones y generar errores

bull Evaluar el rendimiento de la red de comunica-cioacuten tiempos entre tramas y porcentajes de error

La segunda guiacutea es creada para el curso de Auto-matizacioacuten Industrial y tiene como objetivos

bull Configurar una comunicacioacuten entre PLC y HMI bajo protocolo MODBUS TCPIP

bull Integrar el sistema a aplicaciones remotas viacutea Internet

bull Reconfigurar el sistema para otros coacutedigos de barras y decisiones de clasificacioacuten

bull Evaluar el rendimiento global del sistema de clasificacioacuten

Las guiacuteas pueden ser consultadas en el anexo de la referencia [2]

V CONCLUSIONES

bull Se ha creado una plataforma para la configu-racioacuten y uso de los protocolos seleccionados

bull La plataforma permite explorar diversos cam-pos de la ingenieriacutea electroacutenica y de la auto-matizacioacuten tales como disentildeo planeacioacuten revisioacuten de especificaciones construccioacuten tareas mecaacutenicas interconexioacuten de datos y tareas de programacioacuten que todas en conjun-

to condujeron al funcionamiento exitoso de la plataforma

bull A pesar de que el sensor (encoder) utiliza pro-tocolo CANOpen y el actuador (driver) utili-za SAEJ1939 se logran integrar mediante el conversor de protocolos las dos redes para ejecutar la funcioacuten de control de la banda de ingreso

bull La creacioacuten del HMI en el computador local ayuda a entender mejor el proceso de control llevado por el PLC y por la planta mostrando toda la informacioacuten con indicadores analoacute-gicos y contrastes de los colores que estaacuten acordes con los estaacutendares industriales [28]

bull Un desarrollo futuro es la integracioacuten del bra-zo roboacutetico de 24 V disponible en el laborato-rio de electroacutenica para ayudar a localizar obje-tos en el ingreso de la banda A [29]

VI REFERENCIAS[1] SICK AG laquoALIS ndash Barcode RFID Airport Lug-

gage Identification Systemraquo Sick Sensor Germany 2013

[2] E Pineda Disentildeo de una red CAN para labo-ratorio Bogotaacute Maestriacutea de Ing Electroacutenica Pontificia Universidad Javeriana 2016

[3] SICK AG AHM36 CANopen Absolute Enco-der Germany SICK 2014

[4] Crouzet laquo42 mm 10 and 17 Watts 10 W Part number 82810018 DC motor Data Sheetraquo 17 04 2015 [En liacutenea] Available wwwcrouzetcom

[5] SICK AG laquoImage-based code readers Lec-tor62x Lector620 ECOraquo Sick Website Wal-dkirch 2015

[6] A G E SOLUTIONS ELECTRONIC ASSISTANT User Manual ONTARIO Canada AXIOM- ATIC 2015

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[7] Softing Industrial Automation GmbH laquoCANpro USB Hardware Manualraquo 02 02 2015 [En liacutenea] Available httpwwwsof-tingcom [Uacuteltimo acceso 29 01 2016]

[8] AXIOMATIC GLOBAL ELECTRONIC SOLU-TIONS laquoProtocol Converter Data Sheetraquo Axiomatic Technologies Ontario Canada 2015

[9] BOSCH laquoCAN BUS in OSI Layersraquo de OSI Layers in Automotive Networks Orlando BOSCH 2013 p 6

[10] Texas Instruments Introduction to the Con-troller Area Network (CAN) Dallas Texas Texas Instruments Application Report 2008

[11] Motorola CAN Technical Overview Motoro-la Automotive 2015

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[13] CAN in Automation (CiA) CANopen device description Erlangen Germany CiA 2005

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13


Disentildeo de robot delta para el posicionamiento de componentes electroacutenicos SMD en circuitos impresos durante su ensamblaje

Delta robot design for the placing of smd electronic components in printed circuits during

their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2

ResumenEn este documento se presenta el disentildeo de un sistema robotizado tipo paralelo de morfologiacutea delta el cual es capaz de posicionar componentes de tecnologiacutea SMTSMD dentro de tarjetas electroacutenicas PCB en el proceso de ensamblaje de las mismas El proyecto enmarca el disentildeo de una maacutequina prototipadora cuyo puacuteblico objetivo se encuentra centrado en laboratorios electroacutenicos dedicados al disentildeo de circuitos impresos instituciones acadeacutemicas universidades y pequentildeas industrias

Palabras clave Roboacutetica Robot Delta PCB SMD SMT E-CAD

AbstractA design of a robotic system type parallel of delta morphology is presented in this research This one is a system capable of placing SMTSMD technology components within electronic PCB cards in the assembly process the-reof The project frames the design of a prototyping machine whose target audience is focused on electronic laboratories dedicated to the design of printed circuits academic institutions universities and small industries

Key word Delta robot design for the placing of smd electronic components in printed circuits during their assembly

1FacultaddeIngenieriacuteaDepartamentodeAutomaacuteticayElectroacutenicaUniversidadAutoacutenomadeOccidenteDocenteSENACentrodeElectricidadyAutomatizacioacutenIndustrialCaliIngenieroMecatroacutenicoUniversidadAutoacutenomadeOccidenteCaliIntercambioacadeacutemicoUniversidadPoliteacutecnicadeValenciaValenciaTecnoacutelogoMecatroacutenicoCampeoacutennacionalenelectroacutenicaWorldSkillsColombia-2010TeacutecnicoenInformaacuteticaCalimicronetjuniorgmailcom

2FacultaddeIngenieriacuteaDepartamentodeAutomaacuteticayElectroacutenicaUniversidadAutoacutenomadeOccidenteCaliDocentetiempocompletoUniversidadAutoacutenomadeOccidenteCaliPhDenCienciasdelaImagenRochesterInstituteofTech-nologyRITRochesterNuevaYorkMSenSistemasdeIngenieriacuteayEmprendimientoEmpresarialUniversityofIllinoisatUrbana-ChampaignndashUrbanaIllinoisMSenIngenieriacuteaIndustrialRochesterInstituteofTechnologyRITRochesterNuevaYorkEspecializacioacutenenGerenciadeProyectosRochesterInstituteofTechnologyRITRochesterNuevaYorkIngenieroMecatroacutenicoUniversidadAutoacutenomadeOccidenteCaliajrojasuaoeduco

14


I INTRODUCCIOacuteN El disentildeo y elaboracioacuten de tarjetas electroacutenicas es un proceso vital y de suma importancia en la consolidacioacuten de un desarrollo electroacutenico cuya implementacioacuten pretende generar una solucioacuten definitiva plasmada en una placa fiacutesica donde una cantidad determinada de componentes elec-troacutenicos estaraacuten interconectados con un objetivo especiacutefico En la actualidad el desarrollo se reali-za para dos objetivos particulares la comerciali-zacioacuten mediante produccioacuten en masa y el prototi-pado mediante la produccioacuten individual

El desarrollo tecnoloacutegico acelerado previsto en la actualidad muestra que hoy en diacutea no basta con desarrollar una tarjeta funcional pues incluso el medio ambiente ha venido jugando un papel importante Las condiciones obligan a reducir los consumos eleacutectricos y mejorar de manera ade-cuada la transferencia de potencia en los circui-tos Por tales motivos poco a poco se ha venido recurriendo a la implementacioacuten de componen-tes de menor tamantildeo menor consumo y mejor calidad

Para ello los desarrolladores electroacutenicos deben implementar en sus disentildeos la utilizacioacuten recu-rrente de componentes de bajo consumo de po-tencia como lo son los dispositivos de montaje superficial

El proyecto enmarca el disentildeo de un dispositivo robotizado el cual debe ser capaz de tomar dis-positivos electroacutenicos (dispuestos en una ubica-cioacuten especiacutefica de la maacutequina) y ubicarlos dentro de una PCB con una posicioacuten y orientacioacuten deter-minada

La solucioacuten a la problemaacutetica podraacute conseguirse a partir del desarrollo de un robot paralelo de cuatro grados de libertad dado que eacutesta configu-racioacuten permite conseguir movimientos con ran-gos cortos pero a velocidades muy superiores en comparacioacuten con un robot antropomoacuterfico carte-siano scara entre otros Los robots paralelos tie-

nen la ventaja de que son livianos por lo tanto su inercia es baja Ademaacutes el hecho de ser paralelo implica directamente la consecucioacuten de velocida-des superiores respecto de robots en serie Por otro lado como aspecto negativo su destreza es inferior sin embargo para la aplicacioacuten planteada en el presente proyecto no se requiere realizar movimientos redundantes o esquivar compo-nentes estructurales

Finalmente el aspecto maacutes importante que moti-va el presente proyecto a su implementacioacuten me-diante un robot paralelo tipo Delta estaacute en que para lograr una posicioacuten en del aacuterea de trabajo establecida basta con mover los motores (su eje) dentro de un rango inferior a los 360 grados es decir los motores nunca ejecutaraacuten maacutes de una vuelta para lograr una posicioacuten determinada mo-tivo por el cual las velocidades son considerable-mente altas

II MARCO DE REFERENCIA

21 MARCO TEOacuteRICO

211 Ensamblaje de PCB

El desarrollo de la fiacutesica y la electroacutenica ha permiti-do a la humanidad disfrutar de los maacutes increiacutebles inventos de la historia Productos como teleacutefonos inteligentes computadoras controladoras para maacutequinas industriales productos quiruacutergicos son unos cuantos entre los miles de dispositivos que en su interior poseen como cerebro toda una ciu-dad cuaacutentica Y es que desde que la revolucioacuten electroacutenica llegoacute con su exuberante transistor las cosas en el mundo electroacutenico cambiaron para siempre

iquestQueacute se requiere La respuesta es simple inter-conectar Un sistema electroacutenico es una red inter-conectada de pequentildeos componentes que cum-plen una tarea especiacutefica cuando esto sucede el producto cumple una labor macro y de utilidad para el consumidor

15


Ahora bien son los circuitos impresos los que han permitido conectar componentes electroacutenicos dispuestos sobre una base -que por lo generales de fibra de vidrio La conexioacuten se realiza gracias a caminos lsquodibujadosrsquo sobre una placa general-mente de cobre Este sistema fue patentado en 1925 por Charles Ducas sin embargo su uso y aplicacioacuten tuvo que esperar hasta despueacutes de la Segunda Guerra Mundial

En la actualidad los circuitos impresos o PCB son construidos de diversas maneras pasando por el popular y colegial meacutetodo de dibujar con marca-dor una PCB virgen sometieacutendola posteriormente al tricloruro de hierro obteniendo una placa lista para ensamblar hasta optar por las maacutes sofistica-das metodologiacuteas generalmente implementadas por empresas dedicadas como lo es el fotogra-bado es meacutetodo screen entro otros Donde se obtiene una placa con alta calidad y precisioacuten

212 Robot de morfologiacutea Delta

La idea baacutesica detraacutes del disentildeo de un robot pa-ralelo Delta es el uso de paralelogramos Un pa-ralelogramo permite que un eslaboacuten de salida permanezca en orientacioacuten fija con respecto a un eslaboacuten de entrada

El uso de tres de estos paralelogramos restringe completamente la orientacioacuten de la plataforma moacutevil que permanece con uacutenicamente 3 grados de libertad Los eslabones de entrada de estos tres paralelogramos estaacuten montados en palancas rotatorias por medio de juntas de revolucioacuten Las juntas de revolucioacuten pueden ser manipuladas de dos maneras mediante motores rotacionales o con actuadores lineales

213 Cinemaacutetica de robots

La cinemaacutetica de robots estudia su movimiento con respecto a un sistema de referencia Ademaacutes permi-te realizar una descripcioacuten analiacutetica del movimiento espacial en funcioacuten del tiempo y relacionar la locali-zacioacuten del extremo del robot con sus articulaciones

A Cinemaacutetica Directa

La cinemaacutetica directa consiste en determinar cuaacutel es la posicioacuten y orientacioacuten del extremo final del robot con respecto a un sistema de coordenadas que se toma como referencia conocidos los valo-res de las articulaciones y los paraacutemetros geomeacute-tricos de los elementos del robot

B Cinemaacutetica Inversa

La cinemaacutetica inversa consiste en encontrar los valores que deben adoptar las coordenadas arti-culares del robot para que su extremo se posicio-ne y oriente seguacuten una determinada localizacioacuten espacial Al contrario que el problema cinemaacutetico directo el caacutelculo de la cinemaacutetica inversa no es sencilla ya que consiste en la resolucioacuten de una serie de ecuaciones fuertemente dependiente de la conguracioacuten del robot

214 Generacioacuten de trayectorias

Dentro de la roboacutetica un aspecto de suma im-portancia estaacute en la generacioacuten de las trayecto-rias que realiza el efector final pues ademaacutes de mover el robot hacia una posicioacuten deseada es importante llevarlo bajo unas condiciones ideales para que los aspectos dinaacutemicos del robot como la inercia no afecten el movimiento

Por tanto existen diferentes formas de generar las trayectorias entre las cuales se destacan las interpolaciones cubicas interpolaciones de orden 5 o 7 trayectorias trapezoidales trapezoidales en S sinodales entre otras El objetivo principal estaacute en conseguir movimientos suavizados controlan-do la posicioacuten y sus derivadas la velocidad ace-leracioacuten y en algunos casos la tercera derivada el yerk

III METODOLOGIacuteA El proyecto se segmenta en cuatro etapas disentildeo de sistema electroacutenico disentildeo de sistema mecaacute-nico disentildeo de sistema de control y finalmente disentildeo de software para el control de la maacutequina

16


31 El sistema electroacutenico debe ser un sistema micro-procesado donde mediante un micro-procesador o microcontrolador por ejem-plo un ARDUINO BEAGLEBONE PIC etc se debe gobernar las acciones de control que seraacuten ejecutadas por los motores Tambieacuten eacuteste deberaacute ser capaz de tomar los datos de los sensores angulares para de acuerdo a una posicioacuten censada ubicar los motores en una posicioacuten deseada

32 En el sistema mecaacutenico se debe investigar acerca de las posibles configuraciones de en-samblaje de un robot Delta (paralelo) para que encontrada la mejor solucioacuten se permita realizar un disentildeo en un software CAD (Solid-Works) para simular el rango de operacioacuten la inercia y otras variables que seraacuten vitales para el buen funcionamiento de la maacutequina

33 El sistema de control debe modelarse me-diante software CAE (MatLab) de tal manera que se pueda simular la dinaacutemica y cinemaacute-tica de la maacutequina para evaluar la respuesta de los motores y maacutes especiacuteficamente la respuesta a los movimientos

34 Finalmente se debe implementar el desarro-llo de un software que permita conectarse al sistema electroacutenico para asiacute poder enviar las coordenadas y las trayectorias a ejecutar

IV DISENtildeO CONCURRENTE El proyecto se trabaja bajo la metodologiacutea de la ingenieriacutea concurrente con el fin de integrar los diferentes procesos y subsistemas del mismo de tal modo que se pueda generar disentildeo oacuteptimo de acuerdo a las necesidades primarias y secunda-rias ponderacioacuten e importancia y la evaluacioacuten de los requerimientos

41 Identificacioacuten de necesidades

A continuacioacuten se desglosa el listado de necesi-dades identificadas para el disentildeo del robot Las

necesidades se identificaron teniendo en cuenta lo analizado en el planteamiento del problema la justificacioacuten del proyecto los objetos y se toma como referente las prestaciones de la maacutequina prototipadora semiautomaacutetica ProtoPlace S pre-sente en el Centro de electricidad y automatiza-cioacuten industrial del SENA Cali Tambieacuten se tuvo en cuenta el tamantildeo de los componentes a manipu-lar y el aacuterea de trabajo establecido (20x20cm)

Las siguientes corresponden al listado de necesi-dades establecidas dentro del disentildeo concurrente

Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz

Faacutecil operacioacuten

Faacutecil instalacioacuten

Faacutecil ensamblaje

Faacutecil mantenimiento

Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo

Calibracioacuten faacutecil

Sujecioacuten de componentes de tamantildeo milimeacute-trico

En este orden de ideas siguiendo el modelo de Kano (Delighter Satisfiers y Must have) y NUD (Nuevo Uacutenico y Difiacutecil) se asigna una valoracioacuten de acuerdo a la importancia priorizando final-mente las necesidades Esta informacioacuten serviraacute como base para el disentildeo conceptual del robot

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Tabla I PonderacioacutendeNecesidades(KanoyNud)

Nuacutemero Necesidad Peso Kano NUD

1 El robot delta es econoacutemico 1 S

2 El robot delta es preciso 9 M

3 El robot delta es exacto 9 M

4 El robot delta es seguro 3 M

5 El robot delta

es de faacutecil ope-racioacuten 3 S

6 El robot delta

es de faacutecil insta-lacioacuten 3 S

7 El robot delta

es de faacutecil en-samblaje 3 S

8 El robot delta

es de faacutecil man-tenimiento 3 S

9 El robot delta es robusto 3 S

10 El robot delta

es de faacutecil por-tabilidad 1 D

11 El robot delta es escalable 1 D

12 El robot delta

permite sujetar componentes

de tamantildeo milimeacutetrico

9 M Di

13 El robot delta

tiene un volu-men de trabajo

amplio 1 D Di

14 El robot delta

se puede cali-brar faacutecilmente 3 D

15 El robot delta

permite obte-ner grandes

resoluciones 9 M Di

16 El robot Delta es veloz 3 S

De acuerdo a la tabla anterior las necesidades maacutes criacuteticas son la 12 y 15 (Sujecioacuten de componentes de tamantildeo milimeacutetrico y Obtencioacuten de grandes reso-luciones) Criterios que vienen relacionados direc-tamente con la seleccioacuten de los motores y el disentildeo del efector final (TCP) por tanto el proyecto debe asegurar que dichas necesidades puedan ser supli-das mediante un disentildeo oacuteptimo

42 Meacutetricas

Obtenidas las necesidades y su ponderacioacuten res-pectiva se procede con la realizacioacuten del listado de meacutetricas relacionadas con los conceptos de di-sentildeo y necesidades Estas meacutetricas permiten me-dir las necesidades establecidas con anterioridad

Tabla II ListadodeMeacutetricas

Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de

necesidadMeacutetrica Importancia Unidad

1 1 Costo 1 $2 15 12 Resolucioacuten 9 μm3 2 12 Precisioacuten 9 4 3 12 Exactitud 9 5 9 13 Alto 3 mm6 9 13 Ancho 3 mm7 9 13 Largo 3 mm

8 13Volumen de

trabajo3

mmm-

mmm9 4 Seguridad 3 Tabla

10 9 Impacto visual 1 Subjetivo

11 8Facilidad de

mantenimiento1

12 16 Velocidad 3 mms13 9 Peso 1 Kg14 11 Escalabilidad 1 Subjetivo

15 7Tiempo de en-

samblaje1 s

16 5 Facilidad de uso 3

43 Generacioacuten de conceptos

La generacioacuten de conceptos se realiza con el fin de establecer soluciones al proyecto En esta etapa se procede a realizar un anaacutelisis y una descompo-sicioacuten de las funciones y sub-funciones identifica-das De esta manera se pretende llegar a posibles soluciones en todos las partes y funciones del dis-positivo y asiacute poder determinar la solucioacuten maacutes apropiada para cumplir con las necesidades pre-sentadas por el cliente

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Ahora bien de acuerdo a lo anterior se desarro-llan tres conceptos que dan solucioacuten a las necesi-dades planteadas con anterioridad

431 Concepto 1

Este concepto ti ene la enorme ventaja de que el movimiento es suave e independientemente de la resolucioacuten de los motores es posible aumen-tar la precisioacuten antildeadiendo sistemas de reduccioacuten mecaacutenica mediante poleas de manera faacutecil Este concepto combina el uso de actuadores lineales mediante el uso de motores paso a paso debido a su facilidad de control bajo costo y alta precisioacuten en lazo abierto

El controlador a usar es un Arduino debido a que en la red ya existe documentacioacuten para control de motores pasa a paso desti nado a la implementa-cioacuten en robots Delta

Figura 1 Concepto 1 mecanismo con actuadoreslinealesFuente htt pshadowfaxmachinesquarespacecom

432 Concepto 2

Este concepto se basa en la implementacioacuten es-tructural mediante actuadores rotacionales los cuales permiten obtener un aacuterea de trabajo maacutes coacutemoda Ahora teniendo en cuenta que la apli-

cacioacuten estaraacute desti nada al posicionamiento de componentes electroacutenicos SMD no se requiere una estructura de altura signifi cati va por lo cual el volumen de trabajo con respecto a la altura no es una limitante

Los motores a usar son Servos debido a que in-ternamente ti enen ya todo un sistema mecaacuteni-co para reduccioacuten de velocidad Por otro lado poseen sistemas electroacutenicos embebidos de tal modo que el control resulta ser maacutes sencillo La siguiente fi gura ilustra el concepto donde se ob-serva que los tres motores estaacuten acoplados direc-tamente a los brazos

El controlador a usar es el OpenCM debido a que estos son totalmente compati bles con servomo-tores y la comunicacioacuten a ellos se realiza de ma-nera serial lo que facilita el control

Este concepto posee una base moacutevil con el objeti -vo de poder desplazar la PCB a diferentes alturas dependiendo del aacuterea de la misma de tal mane-ra que podraacute procesar tarjetas de mayor tamantildeo esto gracias a la posibilidad de variar el centro del volumen de trabajo

Figura 2 Concepto2mecanismoconactuadoresro-tacionalesybasemovilFuente Elaboracioacuten propia

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433 Concepto 3

El presente concepto es simular al anterior a dife-rencia de que eacuteste implementa una base estaacutetica que permita fijar la PCB a la estructura brindando mayor robustez en el momento de operacioacuten En la zona izquierda de la siguiente figura se observa la zona que corresponde a la ubicacioacuten de los por-ta cintas de componentes

Eacuteste concepto brinda mayor seguridad al ope-rador y mayor confianza durante el posiciona-miento

Figura 3 Concepto3mecanismoconactuadoresro-tacionalesybasefijaFuente Elaboracioacuten propia

44 Seleccioacuten de conceptos

Finalmente se procede a evaluar los conceptos de acuerdo a los criterios de seleccioacuten relacio-nados con las necesidades La siguiente matriz pondera cada concepto con el respectivo criterio obteniendo asiacute un nivel cuantitativo con el cual se escogeraacute el concepto definitivo El concepto a desarrollar seraacute el nuacutemero 3

CONCEPTOS

Actuador lineal Concepto 1

Actuador Rotacional Concepto 2


Criterio de seleccioacuten

Peso ValorEvaluacioacuten ponderada

ValorEvaluacioacuten ponderada


Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1

Alta resolucioacuten

20 5 1 5 1 5 1

Robusto 15 9 135 1 015 9 135Seguro 5 5 025 1 005 9 045Veloz 20 1 02 5 1 5 1

Total 56 5 58Lugar 2 3 1Seguir No No Desarrollar

Tabla III EvaluacioacutendelosConceptos

Con esto se define que el concepto a desarrollar es el nuacutemero tres

V DISENtildeO DETALLADOSe parte del modelo base del robot en donde se observa en la figura 4 la presencia de los elemen-tos fundamentales del robot delta

La base superior en forma triangular donde los puntos medios de cada lado son los puntos de co-nexioacuten con los brazos superiores En dichos puntos se conectan los motores indicando asiacute que el mo-vimiento se realiza de manera angular Se podriacutea deducir en este punto que si los tres motores se mueven de manera sincronizada en el mismo sen-tido el efector final sube o baja de manera lineal

Figura 4 DisentildeobasedelrobotFuente Elaboracioacuten propia

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La figura 5 ilustra una vista superior del disentildeo base en donde se observa que cada brazo articu-lado es conectado a cada lado del triaacutengulo que corresponde a la base superior consiguiendo de esta manera tres cadenas cinemaacuteticas que seraacuten evaluadas posteriormente

Figura 5 VistaenplantadeldisentildeobaseFuente Elaboracioacuten propia

51Modelo general del robot

De este modo partiendo de la fundamentacioacuten realizada se procede a modelar cada pieza del robot obteniendo asiacute las ecuaciones que seraacuten base fundamental para el desarrollo cinemaacutetico Para empezar se detallan las variables generales como lo ilustra la figura 6

Figura 6 DiagramageneraldelrobotFuente httpwwwohioedupeoplewilliar4htmlpdfDeltaKinpdf

Ahora bien antes de definir las ecuaciones ge-nerales se detallan los aspectos relevantes de la base y el TCP como lo ilustran las figuras 7 y 8

Figura 7 DetallesdelabasedelrobotFuente Elaboracioacuten propia

En la figura 7 se observa el detalle de la base siendo

bull B1 B2 y B3 los puntos donde se articulan los brazos superiores mediante los motores

bull sB la longitud del lado de la base

bull uB y wB las distancias del centro de referencia de la base a sus extremos

bull En la figura 8 se observa el detalle del TCP siendo

bull P1 P2 y P3 los puntos donde se articulan los brazos inferiores mediante los paralelogra-mos

bull sP la longitud del lado del TCP

bull uP y wP las distancias del centro de referencia del TCP a sus extremos

sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

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Figura 8 DetalledelTCPdelrobotFuente Elaboracioacuten propia

A conti nuacioacuten se denotan los vectores con refe-rencia a la Base y al TCP

Vectores con respecto al sistema de referencia de la base B

J3 Arti culaciones de 3 grados de libertad

119872= 6(14minus1)minus5(15)minus4(0)minus3(0) (6)

119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941

VI RESULTADOSSe obtuvo un producto Mecatroacutenico capaz de posicionar componentes electroacutenicos de monta-je superfi cial SMD de ti po rectangular (miacutenimo 1206 tamantildeo 32mm x 16mm potencia tiacute pica 14W) dentro de tarjetas electroacutenicas PCB de tamantildeo maacuteximo 200mm x 200mm y tamantildeo miacute-nimo 50mm x 50mm El tamantildeo maacuteximo de los componentes no superoacute los 25mm x 25mm (tiacute pi-camente circuitos integrados)

El desarrollo del soft ware permiti oacute una integra-cioacuten entre los disentildeos realizados a traveacutes del sof-tware de disentildeo ECAD Eagle 50 y la maacutequina as-pecto favorable debido a la importancia de dicho soft ware como herramienta de disentildeo bastante comuacuten y con importante prestaciones dentro del campo del desarrollo de PCB

A conti nuacioacuten se observa el prototi po realizado

Figura 9 PrototipodelRobotelaborado

Para calcular la movilidad del robot y determi-nar el nuacutemero de grados de libertad se recu-rre a la ecuacioacuten de movilidad espacial de Kutz-bach-Gruebler

119872= 6(119873minus1)minus51198691minus41198692minus31198693 (5)

Siendo

M Movilidad (Grados de libertad)

N Nuacutemero total de eslabones

J1 Arti culaciones de 1 grado de libertad


BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)

= radic = radic = radic = radic (4)

P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES

El robot Delta a diferencia de las diferentes con-figuraciones y morfologiacuteas permite conseguir ve-locidades muy altas debido a la manera como los motores mediante cambios angulares inferiores a los 360ordm ejecuta traslaciones sobre un volumen de trabajo definido en funcioacuten de la longitud de sus articulaciones

Una de las dificultades del ensamblaje de circuitos impresos mediante el presente robot delta estu-vo en la gran variedad de tipos de componentes electroacutenicos por tanto el ensamblaje se limita a una reducida variedad de dispositivos

La resolucioacuten del movimiento del robot se defi-ne por las dimensiones en las articulaciones y la resolucioacuten de los servomotores pues estos estaacuten conectados a los brazos sin ninguacuten tipo de reduc-cioacuten mecaacutenica

Las figuras 10 y 11 ilustran el disentildeo final del ro-bot donde se muestra que eacuteste se ha adaptado a una estructura robusta que permite sujetar el robot en su zona superior a traveacutes de tubos metaacute-licos fijados en tres puntos

Figura 10 DetalledezonadesujecioacutendePCB

Figura 11 DetalledezonadesujecioacutendePCBFuente Elaboracioacuten propia

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Caracterizacioacuten de Temperatura y Humedad deSuelos Agriacutecolas

Characterization of Temperature and Humidity Agricultural Soil

Diego Steven Galindo-Araque1 Mariacutea Camila Vargas-Sarmiento2 Jennifer Paola Corredor-Goacutemez3

ResumenEn la agricultura la calidad del suelo es un factor determinante para obtener cultivos eficientes Dos caracteriacutesti-cas que intervienen de manera directa en esto son la temperatura y la humedad En este artiacuteculo se presentaraacuten diferentes maneras de determinar la humedad y la temperatura del suelo utilizando los sensores YL-69 y SHT10 Tambieacuten se evaluaraacuten las respuestas obtenidas de dichas mediciones para determinar si el uso de estos sensores pueden uacutetiles para realizar la caracterizacioacuten de suelos para cultivos agriacutecolas debido a que actualmente se estaacute llevando a cabo la instrumentacioacuten de un dispositivo moacutevil para realizar dicha caracterizacioacuten en tiempo real sobre en cultivos de la regioacuten Cundibyacense de Colombia

Palabras clave Agricultura de precisioacuten caracterizacioacuten suelo humedad temperatura sensor

Abstract In agriculture soil quality is a determining factor to obtain efficient crops Two features directly involved in this are temperature and humidity This article will present different ways to determine the moisture and soil tempe-rature using the YL-69 and SHT10 sensors The responses obtained from these measurements will also be eva-luated to determine whether if the use of these sensors are useful for the characterization of soil for agricultural crops because it is currently carrying out the automation of a mobile device to perform this characterization in real time in the crops of the Cundibyacense region of Colombia

Key words Precision farming characterization soil humidity temperature sensor

1IngenieriacuteaMecatroacutenicaSemillerodeAgriculturadeprecisioacutenGrupodeinvestigacioacutenInnovaTICUniversidadPilotodeColombiaCarrera945A-44BogotaacuteColombiaEmailfdiego-galindoupceduco

2IngenieriacuteaMecatroacutenicaSemillerodeAgriculturadeprecisioacutenGrupodeinvestigacioacutenInnovaTICUniversidadPilotodeColombiaCarrera945A-44BogotaacuteColombiaEmailmaria-vargasupceduco

3IngenieriacuteaMecatroacutenicaSemillerodeAgriculturadeprecisioacutenGrupodeinvestigacioacutenInnovaTICUniversidadPilotodeColombiaCarrera945A-44BogotaacuteColombiaEmailjennifer-corredorgupceduco

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I Introduccioacuten

Seguacuten la FAO para el antildeo 2050 la demanda de alimentos aumentaraacute un 80 [1] por lo tanto es importante conservar y aumentar la eficiencia de los suelos Las caracteriacutesticas que se analizaraacuten en el presente documento son la humedad y la temperatura de una muestra de suelo del muni-cipio Uacutembita ubicado en Boyacaacute Colombia Con estos paraacutemetros es posible determinar queacute tan fertil es el terreno de acuerdo a su compactacioacuten contenido de materia orgaacutenica [2] y desarrollo de procesos bioacuteticos y quiacutemicos en este [3] Para llevar a cabo la caracterizacioacuten de temperatura y humedad (relativa y absoluta) presente en el sue-lo se utilizaraacuten los sensores YL- 69 y SHT10 per-mitiendo conocer el estado del terreno en tiempo real Seguacuten los resultados obtenidos se determi-naraacute si es viable implementar el uso de sensores en la agricultura para la medicioacuten de dichas pro-piedades y seguacuten esto escoger el sensor apro-piado para implementarlo en la instrumentacioacuten de un dispositivo moacutevil caracterizador de suelos que actualmente se estaacute realizando

II Marco teoacuterico

A Humedad

Uno de los objetivos para conservar el suelo es incrementar la fertilidad del mismo [4] y para esto es indispensable que el suelo cuente con una compactacioacuten adecuada que permita el desarro-llo de las raiacuteces infiltracioacuten de nutrientes aire y agua asiacute como el movimiento capilar El teacutermino infiltracioacuten se refiere a la capacidad del suelo para permitir que entre aire o agua en su estructura

La capacidad de infiltracioacuten de agua y permea-bilidad hacen que el suelo tenga una mejor cap-tacioacuten percolacioacuten almacenamiento y uso de la humedad en el suelo [2] La humedad del suelo depende principalmente su textura profundidad actividad bioloacutegica y materia orgaacutenica Esta uacuteltima es directamente proporcional con la cantidad de

humedad [5] por lo tanto con una humedad oacutep-tima el suelo tendraacute un mayor rendimiento Por otro lado la falta de eacuteste causa una baja produc-cioacuten y el fracaso de cultivos siendo un factor el limitante de produccioacuten de tres cuartas partes de los cultivos en el mundo [2]

Debido a la importancia que tiene el factor hu-medad en los cultivos se vuelve necesario co-nocer la cantidad de eacutesta en el suelo Para ello se pueden utilizar el meacutetodo gravimeacutetrico y los sensores YL-69 y el SHT10 que tambieacuten mide la temperatura

A1 Meacutetodo gravimeacutetrico

Consiste en relacionar la masa de una muestra de suelo huacutemeda y seca Para esto se deja secar la muestra durante 24 horas en un horno a 105 _C y cuando la masa es contante quiere decir que la muestra estaacute seca Lo anterior se expresa con la siguiente foacutermula

W = Contenido de humedad ( )

WW = Masa del agua (g)

WS = Masa seco del material (g)

W1 = Masa de recipiente maacutes el suelo huacutemedo (g)

W2 = Masa de recipiente maacutes el suelo seco (g)

Wt = Masa del recipiente (g)

A2 Sensor YL-69

Funciona a partir de la aplicacioacuten de voltaje entre dos terminales los cuales se pueden observar en la figura 1 b Entre los terminales pasa determi-nada cantidad de corriente la cual depende de

100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

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la resistencia generada por el suelo que a su vez obedece a la humedad absoluta [6]

El sensor trasmite los datos por medio de una sa-lida digital y una analoacutegica estaacutes son reguladas por el circuito de control LM393 (ver fi gura 1 a) el cual se conecta a la placa de Arduino Uno [7]

Figura 1 a)MoacuteduloLM39369 b)SensorYL-69 c)Cablehembra-hembra[7]

La salida analoacutegica del sensor YL-69 proporciona datos a parti r de la variacioacuten de voltaje esto se realiza en ti empo real y la lectura de humedad absoluta es de 0 a 100 [7] La salida digital posi-bilita el ajuste del nivel loacutegico de alto a bajo me-diante un potencioacutemetro [6]

A3 Sensor SHT10

Este sensor mide la temperatura y la humedad relati va cuyos valores de salida son digitales La humedad se mide a traveacutes de un sensor capaciti -vo y la temperatura por medio de un sensor de in-tervalo de banda acoplados a un converti dor de 14 bits digitales y a un circuito de interfaz en serie [8] Para medir la temperatura y la humedad en el suelo es necesario uti lizar un protector para el sensor (fi gura 2) el cual lo protege contra el agua el polvo la corrosioacuten entre otros

Figura 2 SensorSHT10[9]

II-B Temperatura

La temperatura tambieacuten juega un papel impor-tante en el proceso de germinacioacuten y crecimiento de los culti vos los cuales soacutelo se dan en tempera-turas mayores a 5 _C La temperatura es la encar-gada de condicionar los procesos microbianos e infl uye en los procesos bioacuteti cos y quiacutemicos que se presentan en el suelo Es un factor que presenta gran importancia para que la planta realice una absorcioacuten adecuada de los nutrientes en especial el foacutesforo que se presenta en menor proporcioacuten en las regiones de climas friacuteos [3]

El calentamiento del suelo dependeraacute de la can-ti dad de radiacioacuten neta que llegue a la superfi cie terrestre que a su vez depende de factores ex-ternos al mismo entre ellos la radiacioacuten global disponible el albedo y del balance resultante de radiacioacuten infrarroja que dependeraacute de la tempe-ratura y de las emisiones de luz solar recibidas por la atmoacutesfera y la Tierra [10]

III METODOLOGIacuteA

A Caracterizacioacuten de la humedad

Para realizar la caracterizacioacuten de la humedad se tomoacute una muestra de una porcioacuten de suelo agriacute-cola del municipio Uacutembita ubicado en Boyacaacute Colombia Debido a que eacutesta cuenta con cierto porcentaje de humedad se realizoacute el meacutetodo gra-vimeacutetrico para determinar el porcentaje de hu-medad contenido en eacutesta y asiacute mismo secar la muestra para poder realizar caracterizar los sen-

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sores YL-69 y SHT10 Para lograrlo usa una ba-lanza digital para hallar la masa del recipiente en el que posteriormente se agregaraacute la muestra Al verter la muestra en el recipiente se determina la masa de suelo huacutemedo

A continuacioacuten se deja la muestra de suelo en un horno de secado termostaacuteticamente controlado cuya temperatura se mantiene de 105 plusmn 5 ˚C du-rante 24 horas La muestra debe ser pesada regu-larmente hasta que su masa sea constante como se puede ver en el tabla I

Cuando la masa es constante significa que la muestra estaacute seca Reemplazando los datos en la ecuacioacuten 1 se obtiene que la muestra conteniacutea 1237 de humedad Para determinar la cantidad de agua que debe añadir a la muestra para ob-tener un porcentaje de humedad determinado despeja de la ecuacioacuten 1

Masa del recipiente (g)

2734

Masa de tierra huacutemeda (g)

12148

11132

11129

11128

11112

11112

Tabla I Masademuestraatraveacutesdeltiempodesecado

Para realizar la caracterizacioacuten de los sensores de humedad separa la muestra total en 5 recipien-tes cada uno con 130g de suelo seco A continua-cioacuten realiza la medicioacuten de la humedad presente en ese momento en el suelo siguiendo los pasos mostrados en la figura 3

Figura 3 Diagrama de flujo de caracterizacioacuten dehumedadytemperaturausandolossensoresYL-69ySHT10

A partir de la segunda medicioacuten de humedad se antildeade 05g de agua en cada prueba hasta com-pletar 11g en cada una de las muestras con el fin de tener una correcta medicioacuten de la hume-dad relativa en el suelo Debido a que el sensor YL-69 detecta la humedad absoluta en el suelo es necesario aplicarle mayor contenido de agua Por lo tanto se propone hacer varias medicio-nes antildeadiendo 4 de humedad absoluta en cada muestra hasta completar 30 Se propone este porcentaje como liacutemite ya que el dispositivo moacute-vil que se estaacute construyendo no podriacutea recorrer un terreno con 40 de humedad absoluta (ver figura 4)

W WS

100WW = (2)

INICIO

Conectar sensores YL-69 SHT10 a Arduino Uno

Activar el puerto anaacutelogoA0 y los digitales 10 y 11

Sensar humedad ytemperatura de la muestra

de suelo

Trasmisioacuten de la sentildealanaloacutegica y digital al

Arduino

Lectura de los datos en el Monitor Serie

Transmisioacuteninalizada

Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30

Figura 4 Aparienciadelamuestraseguacutensuporcenta-jedehumedadabsoluta

A1 Resultados obtenidos del sensor YL-69

Se conecta el sensor YL-69 al Arduino Uno a tra-veacutes del moacutedulo LM393 que permite la recepcioacuten de los datos anaacutelogos medidos por el sensor Es-tos datos son interpretados en teacuterminos de volta-je En la fi gura 5 se puede observar el comporta-miento del voltaje entre los terminales del sensor YL-69 seguacuten la canti dad de agua que conti ene la muestra

Caracterizacioacuten de humedad absoluta con el sensor YL-69

Figura 5 Caracterizacioacuten de humedad con sensorYL-69

El voltaje entre los terminales es inversamente proporcional al porcentaje de humedad absoluta presente en el suelo Sin embargo es un sensor bastante preciso debido a que la desviacioacuten es-taacutendar es un voltaje muy pequeño el cual no al-canza a alterar el valor de salida

A2 Resultados obtenidos del sensor SHT10

Este sensor se conecta al Arduino Uno como se muestra en la fi gura 6 Los datos medidos de la hu-medad relati va y la temperatura de la muestra se transmiten a traveacutes del pin digital DATA y es presen-tada en formato decimal en el Monitor Serie del programa Arduino por medio del comando DEC

En la fi gura 7 se puede observar la variacioacuten del porcentaje de humedad relati va con respecto a la canti dad de agua presente en el suelo Debido a que la humedad relati va es un factor que variacutea de-pendiendo de la temperatura las mediciones se realizaron cuando la temperatura de la muestra se encontraba entre 19 y 21 degC

A5Z

11

Figura 6 ConexioacutendelsensorSHT10[11]

Caracterizacioacuten de humedad relati va del suelo con el sensor SHT10

Figura 7 Caracterizacioacuten de humedad con sensorSHT10

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta

Liacutemite maacutexdesviacioacuten

Liacutemite miacutendesviacioacuten

Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa

Liacutemite maacutexDesviacioacuten

Liacutemite miacutenDesviacioacutenH

umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)

Nota (El archivo original estaacute muy negro) Lo pueden envaacuter mejor

29


A parti r de la caracterizacioacuten del sensor SHT10 es posible determinar la humedad relati va del sue-lo y a parti r de este valor determinar diferentes caracteriacutesti cas del suelo tales como capacidad de infi ltracioacuten de agua contenido de materia orgaacute-nica entre otras y seguacuten esto tomar decisiones acerca del manejo del terreno tanto para siem-bra o cuidados generales

B Caracterizacioacuten de Temperatura

Para realizar la caracterizacioacuten de la temperatura se uti lizoacute la misma muestra de suelo que en la ca-racterizacioacuten de la humedad asiacute como el mismo procedimiento ya que todos los datos se toma-ron al mismo ti empo

Se uti liza el sensor SHT10 para medir la tempe-ratura de cada muestra y un termoacutemetro marca SHEAPER (ver fi gura 8) con el que se comparan los datos obtenidos por el sensor permiti endo la verifi cacioacuten de los resultados obtenidos

Al realizar las mediciones iniciales de temperatu-ra en las 5 muestras se observoacute que el promedio de ti empo que el sensor se tarda en tener una lec-tura igual al termoacutemetro es aproximadamente 17 minutos

Figura 8 MedicioacutendetemperaturaconsensorSHT10

El sensor requiere de un ti empo mayor de esta-bilizacioacuten (entre 15 y 40 minutos) dependiendo de queacute tan alejada este la temperatura actual de la medida anteriormente tomada En la fi gura 9 se observa que el sensor tarda 35 minutos en lle-gar a la temperatura de referencia igual a 218 _C (obtenida por medio del termoacutemetro) A pesar de que la temperatura inicial medida es 20 32 _C siendo cercana a la temperatura de referencia se esperariacutea que el sensor se estabilice raacutepida-mente pero esto no sucede Sin embargo este fenoacutemeno soacutelo ocurre en la primera toma de da-tos en las siguientes el ti empo de estabilizacioacuten es menor

Caracterizacioacuten de la temperatura con el sensor SHT10

Figura 9 Caracterizacioacutende temperaturaconsensorSHT10

A parti r de lo anterior se realizaron 20 pruebas en las que el ti empo promedio de estabilizacioacuten fue de 17 minutos y se obtuvo un error promedio igual a 26 Tambieacuten se realizaron 55 pruebas en donde el ti empo de estabilizacioacuten fue 15 minu-tos y el error promedio es de 34

IV APLICACIOacuteN TECNOLOacuteGICAAl tener la capacidad de conocer la humedad del suelo por medio de sensores los agricultores po-draacuten identi fi car queacute tan feacuterti l es su terreno ya que

0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)

Temperaturamedida por elSHT10Liacutemite maacutexDesviacioacuten

Liacutemite mindesviacioacuten

Temperatura dereferencia

0 5 10 15 20 25 30 35 40

30


dependiendo de eacutesta se pueden determinar va-rios factores del mismo tales como la cantidad de materia orgaacutenica y la compactacioacuten [12] Por otro lado la temperatura influye en los procesos bioacute-ticos y quiacutemicos que se presentan en el suelo asiacute como como la absorcioacuten adecuada de nutrientes [3]Teniendo en cuenta lo anterior es posible decir que es viable utilizar sensores de temperatura y humedad para conocer el estado del terreno y de esta manera tener los cuidados necesarios con este tales como regar abonar arar entre otros los cuales mejoran o mantienen las caracteriacutesticas del suelo con el fin de aumentar su eficiencia

V DISCUSIOacuteNSeguacuten los datos obtenidos se puede observar que en el ensayo con el sensor YL-69 el voltaje en los terminales del sensor es inversamente pro-porcional a la cantidad de humedad presente en el suelo Por otro lado las medidas obtenidas por este sensor son precisas con una desviacioacuten de 003V Las del sensor SHT10 tienen una desviacioacuten estaacutendar en la medicioacuten de la humedad igual a 144 y en la temperatura igual a 0 2 degC

Debido a que el sensor SHT10 mide la humedad relativa presente en el suelo es recomendable el uso de eacuteste en el terreno y en el dispositivo moacutevil ya que dicha caracteriacutestica es usada normalmente para determinar si es viable sembrar cierto tipo de semillas o no El sensor YL-69 podriacutea ser usado en terrenos con un porcentaje de humedad ab-soluta mayor al 10 sin embargo no es necesa-rio incluirlo en la instrumentacioacuten del dispositivo moacutevil

Por otro lado cabe resaltar que el sensor SHT10 es preciso y exacto al medir la temperatura sin embargo tarda bastante tiempo en estabilizarse (entre 15 y 40 minutos) ya que cuando el dato tomado es cercano a la temperatura de referen-cia la velocidad de la variacioacuten de los datos dis-

minuye Por otro lado se observoacute que la primera medida de temperatura en un grupo de mues-tras en un ambiente con las mismas condiciones requiere de mucho maacutes tiempo en estabilizarse que las siguientes adquisiciones ya que el sensor toma como referencia la uacuteltima medida y a partir de eacutesta la siguiente y asiacute sucesivamente requi-riendo menos tiempo con respecto a la primera medida siendo esto una ventaja ya que en un terreno no variaraacute significativamente la tempera-tura entre muestras

VI CONCLUSIONESDebido a que el porcentaje de humedad relativa del suelo no se puede determinar con soacutelo obser-var el suelo y ademaacutes depende de la temperatura del ambiente es necesario usar el sensor SHT10 para medir dicha caracteriacutestica y con ello el agri-cultor podraacute determinar queacute cuidados tener o queacute sembrar en su terreno

Debido a que el principio de funcionamiento del sensor YL-69 consiste en medir el diferencial de corriente entre sus dos terminales se puede ver afectada la medida no soacutelo por la cantidad de agua en el suelo sino tambieacuten por sales solubles presentes en este

El sensor SHT10 tiene una precisioacuten de plusmn 05 degC si el suelo tiene una variacioacuten alta de tempera-tura el sensor tarda aproximadamente entre 15 y 40 minutos para estabilizarse Si la temperatura de referencia y la medida por el sensor no pre-sentan una variacioacuten significativa la velocidad de estabilizacioacuten disminuye ya que a su vez que la variacioacuten de los datos disminuye Por lo tanto se recomienda dejar el sensor dentro del suelo apro-ximadamente 35 minutos para la primera medida y para el resto 15 minutos si las muestras se en-cuentran en un ambiente con las mismas condi-ciones

El uso de sensores es recomendable para deter-minar el estado de un terreno en tiempo real ya que al conocer esta informacioacuten el agricultor po-

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draacute tomar una decisioacuten adecuada para cuidar el suelo

El sensor SHT10 puede implementarse en la ins-trumentaci oacuten del dispositivo moacutevil caracteriza-dor de suelos agriacutecolas debido a que mide co-rrectamente la humedad relativa en el suelo asiacute como la temperatura siendo eacutestas propiedades importantes del suelo

REFERENCIAS[1] FINAGRO El momento del agro

[2] Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la Alimentacioacuten y la Agricultura

Manejo de la humedad del suelo

[3] AgroEses (ltimo acceso 07 Junio 2016) Tem-peratura del suelo agricultura


Fertilidad del suelo

[5] S N Blaya and G N Garciacutea Quiacutemica agriacutecola el suelo y los elementos quiacutemicos esenciales para la vida vegetal Mundi-Prensa Libros 2003

[6] A Restrepo E F Cedeño C A Casas and Y E Garciacutea ldquoDiseño de una interfaz hmi (hom-

bre maacutequina) y sistema de telemetriacutea para una planta experimental de elaboracioacuten de compost a partir de residuos soacutelidos orgaacuteni-cos (rso)rdquo

[7] A Tapia Garciacutea and P d J Peña Martiacutenez ldquoInstrumento de pesaje y monitoreo am-biental de tortugas marinas y nidalesrdquo 2015

[8] E J Giraldo Sepuacutelveda ldquoControl de tempera-tura y humedad relativa para un deshidrata-dor solar de frutasrdquo 2014

[9] (ltimo acceso 07 Junio 2016) Temperature hu-midity sensor metal stainless steel protecti-ve cover house cable for sht10 sht11 sht21 sht71 sht75(without pcb ic) [Online] Avai-lable httpwwwaliexpresscom

[10] ocwupmes (ltimo acceso 07 Junio 2016) Temperatura del suelo

[11] Datasheet SHT1x (SHT10 SHT11 SHT15) Hu-midity and Temperature Sensor IC SENSI-RION 03ltimo acceso 06 Junio 2016 [On-line] Available httpswwwsensirioncom

[12] Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la Alimentacioacuten y la Agricultura (2005) Op-timizaci la humedad del suelo para la pro-duccigetal el significado de la porosidad del suelo FAO

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Disentildeo construccioacuten y puesta en marcha de un brazo roboacutetico redundante 7DOF

Design Construction and Commissioning of a 7DOF Redundant Robotic Arm

Juan D Galvis1 Juan D Mesa2 Marisol Rodriacuteguez3 Pedro F Caacuterdenas4

Ricardo E Ramiacuterez5

ResumenEn este artiacuteculo se presenta la totalidad del proceso de disentildeo anaacutelisis y construccioacuten mediante la tecnologiacutea de prototipado raacutepido por Fusion Deposition Modeling (FDM) en ABS de un brazo roboacutetico de 7 grados de libertad pensado para asistir actividades acadeacutemicas y de investigacioacuten en el Laboratorio de Sistemas Roboacuteticos Inteligen-tes de la Universidad Nacional de Colombia Su disentildeo liviano libre de juegos es disentildeado para su Manufactura y ensamble (DFMA) y el desarrollo de una interfaz de usuario en C++ usando libreriacuteas de QT permitiendo asiacute la programacioacuten ejecucioacuten y monitoreo de rutinas con precisioacuten El desempentildeo del robot obtenido satisface los objetivos y requerimientos del Laboratorio

Palabras clave Robot de 7 grados de libertad (GDL) QT manufactura aditiva (MA) Dynamixel robotics Robot de bajo peso

AbstractIn this article is presented the design analysis and construction of a 7 degrees of freedom robot made by Fu-sion Deposition Modeling (FDM) thought to attend academical and research activities in the Intelligent Robotics Systems Laboratory of Universidad Nacional de Colombia Lightweight design with zero tolerance fitting for its manufacturing and assembly Also the development of an interface in C++ using QT libraries to allow the tasks programming execution and monitoring The performance of the robot meets the objectives and requirements of the Laboratory

Key word 7 degrees of freedom (DOF) Robot QT additive manufacturing (AM) Dynamixel robo-tics Lightweight Robot

1 jdgalvissunaleducoEstudiantedeIngenieriacuteaMecatroacutenicaUniversidadNacionaldeColombiaProgramamejorespro-mediosUN(2013)ExbecarioColcienciasyDAADparaestudiosdeintercambioEstudiantedeIntercambioenelTech-nischeUniversitaumltIlmenauAlemania(2014-2015)PasanteenRobert-BoschStuttgart(2015)

2 jdmesarunaleducoEstudiantedeIngenieriacuteaMecatroacutenicaUniversidadNacionaldeColombiaProgramademejorespromediosUN(2013)EstudiantedeIntercambioenlaescuelaINSAStrasbourgFrancia(2014-2015)

3 marrodriguezcueunaleduco Estudiante de Ingenieriacutea Mecatroacutenica Universidad Nacional de Colombia Pasantiacutea en GK Brasil como disentildeadora de software (2014 - 2015)

4pfcardenashunaleduco Ingeniero Electroacutenico 2000 Especialista en automatizacioacuten industrial 2002 Maestriacutea en au-tomatizacioacuten industrial 2008 Master en Automaacutetica y Roboacutetica 2010 y Doctor en Automaacutetica y roboacutetica 2016 Profesor asociado Universidad Nacional de Colombia desde 2004 Grupo de investigacioacuten UN-ROBOT desde 2004 Exbecario Col-ciencias y Fundacioacuten Carolina para formacioacuten de doctores

5 reramirezhunaleduco Ingeniero Mecaacutenico 1983 Ingeniero Electroacutenico 1995 Magister en Automatizacioacuten Industrial 2005 y Doctor en Ciencias de Ingenieriacutea Mecaacutenica 2011 Profesor asociado Universidad Nacional de Colombia desde 2000 Grupo de investigacioacuten UN-ROBOT desde 2004

Agradecimientos al Laboratorio de Sistemas Inteligentes Robotizados Lab- SIR y a la Direccioacuten de Aacuterea Curricular de Ingenieriacutea Mecaacutenica y Mecatroacutenica Universidad Nacional de Colombia P F Cardenas agradece a Colciencias por la Beca de Doctorado

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I IntroduccioacutenEl desarrollo de la capacidad productiva de un paiacutes estaacute fuertemente ligado al avance tecnoloacute-gico que provee formas cada vez maacutes eficientes de transformacioacuten de materia prima con altos niveles de flexibilidad y adaptacioacuten a las dinaacute-micas del mercado Muchos de los desafiacuteos que hoy vive la industria pueden afrontarse mediante el uso eficiente de robots cuyo desarrollo hacia aplicaciones flexibles y autoacutenomas es una de las tecnologiacuteas que estaacute impulsando las cadenas de produccioacuten de uacuteltima generacioacuten [1] Esto ha lle-vado en gran medida al desarrollo de investiga-ciones en el aacutembito acadeacutemico e industrial sobre los temas que rodean al campo de la roboacutetica

Dentro de los diferentes tipos de robots se desta-can los brazos robot cuya configuracioacuten emula la del brazo humano

Este tipo de robots son ampliamente usados en aplicaciones industriales como ensamblaje pin-tura soldadura manipulacioacuten entre otras

En un proyecto anterior de Ingenieriacutea Mecatroacute-nica realizado en la Universidad Nacional de Co-lombia sede Bogotaacute [2] se desarrolloacute un brazo roboacutetico de 7 GDL basado en el disentildeo del robot LightWeight del DLR (Agencia Espacial Alemana) y KUKA Robotics[3] Las principales deficiencias y problemas del prototipo anterior fueron juegos mecaacutenicos excesivos proceso de ensamble demo-rado y complejo A partir de este primer prototipo surgioacute el proyecto de realizar un nuevo disentildeo del robot para corregir los problemas presentados y poder brindar una plataforma de desarrollo y un entorno de aplicacioacuten en el aacuterea de roboacutetica ade-cuados para la investigacioacuten y estudio de estra-tegias para la solucioacuten de la cinemaacutetica inversa generacioacuten de trayectorias estrategias de control y la comprensioacuten del comportamiento mecaacutenico y de estabilidad de este tipo de mecanismos

En los uacuteltimos antildeos se han desarrollado brazos de 7 GDL comerciales como el TracLabs [4] el de Ro-

botnik [5] Kuka R [7] y de investigacioacuten como el de la Universidad de Corea [9] Tambieacuten existen trabajos relacionados con la solucioacuten cinemaacutetica de estos manipuladores en [6][10][11] La princi-pal caracteriacutestica de los brazos seriales con maacutes grados de libertad es que permiten una mejor postura del robot en el espacio articular [2]

El desarrollo de este proyecto presenta varios de-safiacuteos que hacen necesaria la implementacioacuten de una metodologiacutea de disentildeo clara que permita la transmisioacuten efectiva de los requerimientos y ne-cesidades planteadas en una primera fase a tra-veacutes de todas las etapas de disentildeo desde la iden-tificacioacuten y anaacutelisis del problema pasando por la generacioacuten de conceptos el disentildeo de detalle la manufactura y el ensamble para llegar a un pro-totipo final que sea funcional y que cumpla con especificaciones de ingenieriacutea definidas

Este artiacuteculo estaacute organizado como sigue en la seccioacuten 2 se discute el proceso de disentildeo del ro-bot en la seccioacuten 3 el anaacutelisis cinemaacutetico directo e inverso en la seccioacuten 4 el proceso de manufac-tura del robot en la seccioacuten 5 la interfaz graacutefica y comunicacioacuten en la seccioacuten 6 se presenta el anaacute-lisis de resultados y finalmente se presentan las conclusiones del trabajo realizado

II DisentildeoEl disentildeo del robot de 7 GDL siguioacute se disentildeo se-guacuten la el esquema presentado en la figura 1

Figura 1 MetodologiacuteapropuestaenelcursoProyectoAplicadodeIngenieriacutea[15]

34


Se destacan las siguientes etapas

A Identificacioacuten del problema

En esta etapa se realiza el estudio de las necesi-dades del cliente mediante encuestas y consultas para definir sus requerimientos Posteriormente se analizan los antecedentes del problema se hace un estudio de prefactibilidad y de bench-marking para definir el contexto del desarrollo del proyecto

Se hace el despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)[15] la cual permite definir cuales especifi-caciones de ingenieriacutea son maacutes importantes para suplir las necesidades del cliente

Los requerimientos de cliente con mayor valor en la ponderacioacuten fueron peso reducido reduccioacuten de juegos mecaacutenicos acople adecuado entre es-labones y eliminar las cargas axiales y radiales so-bre los ejes de los motores

B Disentildeo conceptual

En esta etapa se hace un anaacutelisis funcional de todo el sistema a partir del cual se definen sis-temas y subsistemas (ver figura 2) Esto permite dividir el problema y generar los conceptos de so-lucioacuten relacionados con cada una de las subfun-ciones del robot Se propusieron alternativas de solucioacuten en cuanto a tipos de motores tipos de controlador comunicaciones tipo de mecanismo de manipulacioacuten (Gripper) y seguridad A partir de estas consideraciones se generan conceptos globales de solucioacuten y se seleccionan uno o va-rios conceptos dominantes en un proceso itera-tivo mediante el uso de matrices pasa no pasa y matrices de Pugh [14] Se usan como criterios de seleccioacuten las especificaciones de ingenieriacutea los requerimientos del cliente definidos en la etapa previa y criterios econoacutemicos y de factibilidad El concepto o solucioacuten global dominante se resume en las tablas I II y III

C Disentildeo de detalle

A partir del anaacutelisis a nivel de sistema desarrolla-do en la seccioacuten anterior se define la arquitectu-ra del robot con todos sus componentes como se muestra en la figura 3 En este diagrama se desta-can los siguientes subsistemas

bull Estructura Es la estructura para dar apoyo y soporte a los componentes mecaacutenicos y elec-troacutenicos a las cargas externas y al material a manipular brindando la resistencia y la rigi-dez necesaria para un funcionamiento ade-cuado sin fallas que garantice la repetibilidad y la precisioacuten de los movimientos

bull Subsistema de potencia mecaacutenica Son todos los componentes que permiten transformar y transmitir potencia a los elementos moacuteviles o eslabones del robot Estaacute compuesto por los servomotores Dynamixel que cuentan con un sistema de control y de potencia embebido y con un moacutedulo de comunicacioacuten serial TTL

bull Proceso de informacioacuten En este bloque se encuentran todos los elementos que permi-ten el control comunicacioacuten e interfaz con el usuario Todos estos procesos se desarrollan en un PC a traveacutes de software standalone de-sarrollado para la operacioacuten y monitoreo del robot

bull Suministro de energiacutea Abastece a todos los moacutedulos con energiacutea eleacutectrica de modo que se puedan desarrollar cada una de las funcio-nes especiacuteficas

Del concepto de solucioacuten se procedioacute a realizar un disentildeo basado en las geometriacuteas necesarias para permitir el acople de motores y eslabones como se puede ver en la figura 4 donde se muestra uno de los subensambles del robot

A continuacioacuten se realiza un anaacutelisis cinemaacutetico inverso y directo de cargas estaacuteticas y dinaacutemicas sobre cada uno de los eslabones del robot Para

35


esto se desarrolla un script en Matlab que se divi-de en las siguientes secciones

1 Generacioacuten de trayectorias Genera una tra-yectorias entre dos puntos criacuteticos ya sea en el espacio de la tarea o de las articulaciones con perfiles trapezoidales de movimiento que pre-sentan tiempos de aceleracioacuten de entre 100 y 200ms para generar cargas dinaacutemicas criacuteticas

2 Caacutelculo de la dinaacutemica de los eslabones A par-tir de los perfiles de movimiento generados se realizan caacutelculos de cinemaacutetica directa e inver-sa para cada articulacioacuten los cuales se ven en la seccioacuten III hallando velocidades y acelera-ciones Este script permite ademaacutes simular el movimiento del robot mediante la herramien-ta Peter Corke [12] en Matlab (ver figura 5)

3 Caacutelculo de cargas A partir de la cinemaacutetica de los eslabones y del conocimiento de dimen-siones masas momentos de inercia y carga se aplica el meacutetodo de Newton-Euler partien-do desde el efector final y propagando las car-gas hasta llegar a la base

Las ecuaciones aplicadas a cada eslaboacuten son las correspondientes a la segunda ley de New-ton y a las ecuaciones de Euler sobre los ejes principales Se empieza aplicando la expre-sioacuten vectorial de la ecuacioacuten 1 para hallar la fuerza de reaccioacuten sobre la la articulacioacuten del eslaboacuten denotada Fr que dada por la ecua-cioacuten (1)

Fr = (m7 + mcarga)a7 minus Fpeso minus Fcarga (1)

Figura 2 Diagramadecajagris

Categoriacutea Movimiento controlado de Eslabones Sujetar materialConcepto

Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)

Eleacutectrico Almohadi-

llas antides-

lizantes

TABLA I -CONCEPTOGLOBALDOMINANTE1

RectificarTensioacuten AC

Regular Tensioacuten anivel de motores Conducir corriente

Entregar potenciapara el movimiento

de los motores

TransformarE Eleacutectrica

en E Mecaacutenica(mov motor)

Transmitirpotencia a eslabones

1

Captar informacioacutende la configuracioacuten

del robot

Procesarinformacioacuten

Comprobar seguridaddel robot (nivel reactivo)

Presentacioacuten deValores

Presentar info de conf del robot

VisualizacioacutenGraacutefica

Estadodel robot

1

Manipularmaterial

Evitar movrelativo entre

pieza y TCPDefinir la

accioacuten del gripperValidar

informacioacuten

Accionarsistema desujeccioacuten

Agarrarmaterial

Mover Eslabones de manera controlada

Comunicar puntosal sistema de

control

Generar accioacuten de control

RetroalimentacioacutenValores deSensores

Calcular accioacutende control

Materialmanipulado

Generar puntosde la trayectoria

(espacio articular)

Comprobar seguridaden la terea

(nivel preventivo)Capturar

programa - tarea

Garantizarrigidez

Garantizarresistencia

Transmitir cargasa traveacutes

de la estructura

Brindar soporte mecaacutenico

Sujetar pieza

Suministrar energiacutea

Evitarsobrecargas

EnergiacuteaEleacutectrica

Informacioacuten detarea o rutina

(Programa)

Materrial a manipular

Informacioacutendel material

36


Categoriacutea Categoriacutea Interfaz entre usuario y robot SeguridadConcepto

DominanteOpciones predefinidas

y paraacutemetros configura-bles para programar

Interfaz Stan-dalone en PC

Programar interfaz en QT

Gamepad (modo manual)

Verificar tarea valores liacutemites

(nivel preventivo)

Retroalimetacioacuten de los motores (nivel reactivo)

Tabla II -CONCEPTOGLOBALDOMINANTE2

Categoriacutea Estructural Suministrar E EleacutectricaConcepto Dominante

Utilizargeometriacuteassencillas(RobotUR3Prototipadoraacutepido)

Usarpoliacutemeros termotransferibles

Utilizaracoplesconrodamientosyeje

FuenteDC14V10A

Tabla III -CONCEPTOGLOBALDOMINANTE3

donde Fpeso es la fuerza de peso del eslaboacuten y Fcar-ga es la fuerza de peso producida por la carga del efector final Por otro lado se tiene la ecuacioacuten (2) en la que se expresa el momento de reaccioacuten Mr

Ahora se procede a propagar fuerzas y momentos a los eslabones restantes como se muestra en las ecuaciones 3 y 4

Fri = miai minus Fpesoi minus Fri+1 (3)

donde Fri y Mri son la fuerza y el momento de re-accioacuten en la i-eacutesimo articulacioacuten respectivamen-te Mr(i+1) y Fr(i+1) corresponden al momento de reaccioacuten hallados para el eslaboacuten (i+1) y MFri+1 corresponde al momento producido por la fuerza de reaccioacuten del eslaboacuten (i+1) mi es la masa y ai la aceleracioacuten del i-eacutesimo eslaboacuten

Es importante tener en cuenta que las aceleracio-nes y velocidades deben estar expresadas en el sistema coordenado del eslaboacuten y ubicadas en su centroide

Figura 3 Arquitecturadelrobotde7GDL

Figura 4 Subensamble de uno de los eslabones delrobot

V CONGRESO INTERNACIONAL DE INGENIERIacuteA MECATROacuteNICA Y AUTOMATIZACIOacuteN CIIMA 2016 3

Figura 2 Diagrama de caja gris

Tabla ITABLA CONCEPTO GLOBAL DOMINANTE 1

Categoriacutea Movimiento controlado de Eslabones Sujetar material

ConceptoDominante Servomotor

Sistema decontrol

embebido enun servomotor

Comunicacioacutenserial asiacutencrona(TTL-RS232)

Control PIDAcople

medianterodamientos

Reducir pesodel robot(disminuir

requerimientosde potencia)

Gripper (Serialo paralelo) Eleacutectrico Almohadillas

antideslizantes

Tabla IITABLA CONCEPTO GLOBAL DOMINANTE 2

Categoriacutea Categoriacutea Interfaz entre usuario y robot Seguridad

ConceptoDominante

Opcionespredefinidas y

paraacutemetrosconfigurables

para programar

InterfazStandalone en

PC

Programarinterfaz en QT Gamepad (modo manual)

Verificar tareavalores liacutemites

(nivel preventivo)

Retroalimetacioacutende los motores(nivel reactivo)

Tabla IIITABLA CONCEPTO GLOBAL DOMINANTE 3

Categoriacutea Estructural Suministrar E Eleacutectrica

ConceptoDominante

Utilizar geometriacuteassencillas (Robot UR3Prototipado raacutepido)

Usar poliacutemerostermotransferibles

Utilizar acoples conrodamientos y eje Fuente DC 14V 10A

donde Fpeso es la fuerza de peso del eslaboacuten y Fcarga

es la fuerza de peso producida por la carga del efectorfinal Por otro lado se tiene la ecuacioacuten (2) en la que seexpresa el momento de reaccioacuten Mr

M r =[Ix Iy Iz

]

αx ωzωx minusωxωy

minusωzωy αy ωyωx

ωzωy minusωzωx αz

minusMcarga minusMFr

(2)

Ahora se procede a propagar fuerzas y momentos a loseslabones restantes como se muestra en las ecuaciones3 y 4


M ri =[Ix Iy Iz

]




minusMr(i+1) minusMFri minusMFr(i+1)

(4)

donde Fri y Mri son la fuerza y el momento de reaccioacutenen la i-eacutesimo articulacioacuten respectivamente Mr(i+1) yFr(i+1) corresponden al momento de reaccioacuten halladospara el eslaboacuten (i+1) y MFri+1

corresponde al momentoproducido por la fuerza de reaccioacuten del eslaboacuten (i+1)mi es la masa y ai la aceleracioacuten del i-eacutesimo eslaboacutenEs importante tener en cuenta que las aceleracionesy velocidades deben estar expresadas en el sistemacoordenado del eslaboacuten y ubicadas en su centroide






Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]




minusMr(i+1) minusMFriminusMFr(i+1)

(4)



Soporte decomponentes

Mecaacutenicos

Soporte dematerial amenipular

Gripper

Soporte de Servomotores

Soporte de cargas externas

Conduccioacutende cables

Acople entreeslabones

Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver

Sistema de generacioacutende movimiento

AdaptadorRegulador de tensioacuten

Filtro deAlimentacioacuten

Distribucioacuten

Caacutelculo de cinemaacutetica

Generacioacuten de Trayectorias

Seguridad

Control de Movimiento

Comunicacioacuten

HMI

Procesode informacioacuten - CPV

Estructura de soporte

Suministro de energiacutea

37


Esto se logra mediante las matrices de rotacioacuten de cada eslaboacuten y mediante la aplicacioacuten de mo-vimiento relativo

Este anaacutelisis permite obtener los elementos rele-vantes para un anaacutelisis de esfuerzos reacciones en los extremos de los eslabones aceleraciones cargas y torques inerciales

Finalmente se procede a realizar un anaacutelisis de elementos finitos (FEM) mediante el software Ansysreg(ver figura 6) tomando las cargas halladas en la etapa anterior

Este proceso permitioacute hallar piezas y geometriacuteas criacuteticas que en posteriores iteraciones fueron mo-dificadas y mejoradas para brindar mayor resis-tencia y rigidez al brazo roboacutetico

Figura 5 Simulacioacuten de movimiento del robot de7GDL

Figura 6 Anaacutelisisdeelementosfinitossobreunadelaspiezascriacuteticasdelrobot

El anaacutelisis de elementos finitos sobre cada una de las piezas del robot despueacutes de las iteraciones y optimizaciones realizadas permite llegar a un di-sentildeo final con un factor de seguridad de 3 El cual dadas las condiciones de carga el conocimiento del material y el anaacutelisis detallado desarrollado es aceptable seguacuten [13]

III Modelo geomeacutetrico directo e inverso

A Cinemaacutetica directa

Para resolver el problema geomeacutetrico di-recto del robot de 7 GDL a partir del esque-ma de la figura 7 se utiliza la convencioacuten de Denavit-Hartemberg modificada y corresponde con la asignacioacuten de sistemas de coordenadas como se aprecia en la figura 7 los paraacutemetros de DH obtenidos se presentan en la tabla IV Es importante destacar que la configuracioacuten del robot escogida tiene la particularidad de que tiene grupos de ejes de articulacioacuten coinciden-te simplificando el desarrollo de la cinemaacutetica directa e inversa

A partir de esta tabla se puede hallar la trans-formada homogeacutenea que relaciona los sistemas coordenados del eslaboacuten de la articulacioacuten i y el del eslaboacuten i 10485761 a partir de la siguiente expre-sioacuten

A partir de la matriz de transformacioacuten homogeacute-nea obtenida seguacuten DH para cada eslaboacuten se lo-gra el modelo geomeacutetrico directo que relaciona el efector final con la base expresado en la ecua-cioacuten (6)

0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)


Figura 3 Arquitectura del robot de 7GDL

Figura 4 Subensamble de uno de los eslabones del robot

Esto se logra mediante las matrices de rotacioacuten de cadaeslaboacuten y mediante la aplicacioacuten de movimiento relativoEste anaacutelisis permite obtener los elementos relevantespara un anaacutelisis de esfuerzos reacciones en los extre-mos de los eslabones aceleraciones cargas y torquesinerciales

Finalmente se procede a realizar un anaacutelisis de elementosfinitos (FEM) mediante el software Ansys Rcopy(ver figura 6)tomando las cargas halladas en la etapa anterior

Este proceso permitioacute hallar piezas y geometriacuteas criacuteticasque en posteriores iteraciones fueron modificadas y mejoradas

Figura 5 Simulacioacuten de movimiento del robot de 7GDL

para brindar mayor resistencia y rigidez al brazo roboacutetico

Figura 6 Anaacutelisis de elementos finitos sobre una de las piezas criacuteticas delrobot

El anaacutelisis de elementos finitos sobre cada una de laspiezas del robot despueacutes de las iteraciones y optimizacionesrealizadas permite llegar a un disentildeo final con un factor deseguridad de 3 El cual dadas las condiciones de carga elconocimiento del material y el anaacutelisis detallado desarrolladoes aceptable seguacuten [13]

III MODELO GEOMEacuteTRICO DIRECTO E INVERSO

III-A Cinemaacutetica directa

Para resolver el problema geomeacutetrico directo del robot de7 GDL a partir del esquema de la figura 7 se utiliza laconvencioacuten de Denavit-Hartemberg modificada y correspondecon la asignacioacuten de sistemas de coordenadas como se apreciaen la figura 7 los paraacutemetros de DH obtenidos se presentanen la tabla IV Es importante destacar que la configuracioacuten delrobot escogida tiene la particularidad de que tiene grupos deejes de articulacioacuten coincidente simplificando el desarrollo dela cinemaacutetica directa e inversa

A partir de esta tabla se puede hallar la transformada homo-geacutenea que relaciona los sistemas coordenados del eslaboacuten dela articulacioacuten i y el del eslaboacuten iminus 1 a partir de la siguienteexpresioacuten

0T 7 =

cθi minussθi 0 aiminus1

sθicαiminus1 cθicαiminus1 minussαiminus1 minussαiminus1disθisαiminus1 cθisαiminus1 cαiminus1 cαiminus1di

0 0 0 1

(5)

A partir de la matriz de transformacioacuten homogeacutenea obteni-da seguacuten DH para cada eslaboacuten se logra el modelo geomeacutetricodirecto que relaciona el efector final con la base expresadoen la ecuacioacuten (6)

0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38


i aiminus1 aiminus1 d θ

1 0 0 L1 q1 2 p2 0 0 q2 + p 3 p2 0 L2 + L3 q3 + p 4 p2 0 0 q4 + p 5 p2 0 L4 + L5 q5 + p 6 p2 0 0 q6 + p2 7 p2 0 L6 q7

Tabla IV -ParaacutemetrosDHparaelRobotde7GDL

Figura 7 Esquema de los eslabones del robot de7GDL[2]

La matriz 0R7 = 0T7(1 31 3) corresponde con la orientacioacuten del efector final que se expresar en aacutengulos de euler (rotacioacuten al rededor del eje XY y Z de la base) asiacute

Existe una singularidad en esta representacioacuten para b = 0 que se puede solucionar aplicando b= 0 a = 0 g = aminusan2(minusr12 r11)

Adicionalmente se tiene que en coordenadas car-tesianas el efector final se ubica en la posicioacuten dada por la ecuacioacuten 8

[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)

Dado que se trata de un robot de 7GDL la posicioacuten y orientacioacuten del robot se puede definir comple-tamente mediante 6 coordenadas generalizadas existe un seacuteptimo paraacutemetro por definir En este caso se trata del aacutengulo del codo (j) medido en-tre el plano vertical y el plano formado por el pun-to del efector final y de las articulaciones 2 y 4 [2]

Figura 8 Esquemaparaeldesarrollodelacinemaacuteticadelrobot[2]

donde Nvert es el vector normal al plano vertical y NLWR corresponde al plano formado por el codo la muntildeeca y el efector final del brazo (ver figura 8)


Dado que se trata de un robot redundante debido al seacuteptimo grado de libertad el desarrollo de la ci-nemaacutetica inversa tiene muacuteltiples soluciones den-tro del espacio de trabajo (subespacio del espacio Euclideo tridimensional) dadas por el paraacutemetro φ explicado en la seccioacuten anterior


Tabla IVTABLA DE PARAacuteMETROS DH PARA EL ROBOT DE 7GDL

i αiminus1 aiminus1 d θ

1 0 0 L1 q12 π2 0 0 q2 + π3 π2 0 L2 + L3 q3 + π4 π2 0 0 q4 + π5 π2 0 L4 + L5 q5 + π6 π2 0 0 q6 + π27 π2 0 L6 q7

Figura 7 Esquema de los eslabones del robot de 7GDL [2]

La matriz 0R7 = 0T 7(1 3 1 3) corresponde con laorientacioacuten del efector final que se expresar en aacutengulos deeuler (rotacioacuten al rededor del eje XY y Z de la base) asiacute

β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)

Existe una singularidad en esta representacioacuten para β =0 que se puede solucionar aplicando β = 0 α = 0 γ =atan2(minusr12 r11)

Adicionalmente se tiene que en coordenadas cartesianas elefector final se ubica en la posicioacuten dada por la ecuacioacuten 8

[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)

Dado que se trata de un robot de 7GDL la posicioacuten yorientacioacuten del robot se puede definir completamente mediante6 coordenadas generalizadas existe un seacuteptimo paraacutemetro pordefinir En este caso se trata del aacutengulo del codo (ϕ) medidoentre el plano vertical y el plano formado por el punto delefector final y de las articulaciones 2 y 4 [2]

cosϕ = cos

(Nvert middotNLWRNvert middotNLWR

)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc

Figura 8 Esquema para el desarrollo de la cinemaacutetica del robot [2]

donde Nvert es el vector normal al plano vertical y NLWR

corresponde al plano formado por el codo la muntildeeca y elefector final del brazo (ver figura 8)

III-B Cinemaacutetica Inversa

Dado que se trata de un robot redundante debido al seacuteptimogrado de libertad el desarrollo de la cinemaacutetica inversa tienemuacuteltiples soluciones dentro del espacio de trabajo (subespaciodel espacio Euclideo tridimensional) dadas por el paraacutemetroϕ explicado en la seccioacuten anterior

A pesar de que la solucioacuten del problema cinemaacuteticoinverso es en general mucho maacutes compleja que la solucioacutende la cinemaacutetica directa la configuracioacuten del robot de 7GDLdonde los uacuteltimos 3 ejes de articulacioacuten son coincidentespermite utilizar el procedimiento de desacople cinemaacutetico quepermite calcular los valores de las primeras 4 articulacionesmediante la posicioacuten (xyz) y el paraacutemetro ϕ y los valoresde las articulaciones 56 y 7 mediante la orientacioacuten (α βy γ) Para esto es necesario disponer los ejes 5 6 y 7 detal manera que su origen este ubicado en la articulacioacuten 5El desarrollo detallado del caacutelculo de la cinemaacutetica inversamediante el meacutetodo de desacople cinemaacutetico se puede ver en[2] A continuacioacuten se muestran algunas generalidades y losresultados obtenidos

PosicioacutenEl desarrollo de la siguiente expresioacuten y la geometriacutea mostradaen la figura 8 permiten hallar los valores de las primeras 5articulaciones

xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)

OrientacioacutenYa que se tiene la posicioacuten de la muntildeeca (origen de laarticulacioacuten 5) se procede a calcular la orientacioacuten del efectorfinal la cual depende de q5 q6 y q7

5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)

donde 0R5 se halla reemplazando los valores de las articula-ciones 1 a 5 halladas en el anaacutelisis de posicioacuten La matriz 0R7







β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39


A pesar de que la solucioacuten del problema cinemaacute-tico inverso es en general mucho maacutes compleja que la solucioacuten de la cinemaacutetica directa la con-figuracioacuten del robot de 7GDL donde los uacuteltimos 3 ejes de articulacioacuten son coincidentes permite utilizar el procedimiento de desacople cinemaacutetico que permite calcular los valores de las primeras 4 articulaciones mediante la posicioacuten (xyz) y el paraacutemetro g y los valores de las articulaciones 56 y 7 mediante la orientacioacuten ( y ) Para esto es necesario disponer los ejes 5 6 y 7 de tal manera que su origen este ubicado en la articulacioacuten 5

El desarrollo detallado del caacutelculo de la cinemaacute-tica inversa mediante el meacutetodo de desacople ci-nemaacutetico se puede ver en [2] A continuacioacuten se muestran algunas generalidades y los resultados obtenidos

Posicioacuten

El desarrollo de la siguiente expresioacuten y la geo-metriacutea mostrada en la figura 8 permiten hallar los valores de las primeras 5 articulaciones

Orientacioacuten

Ya que se tiene la posicioacuten de la muntildeeca (ori-gen de la articulacioacuten 5) se procede a calcular la orientacioacuten del efector final la cual depende de q5 q6 y q7

5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

donde 0R5 se halla reemplazando los valores de las articulaciones 1 a 5 halladas en el anaacutelisis de posicioacuten La matriz 0R7 se obtiene de la matriz de rotacioacuten correspondiente a los giros al rededor de X Y y Z con valores a b y g respectivamente

El caacutelculo de la matriz 5R7 permite despejar los va-lores de q5q6 y q7[2]

IV MANUFACTURA DEL ROBOTPara llevar a cabo al manufactura del robot fue necesario analizar la disponibilidad de recursos y equipos para el desarrollo del proyecto Como primera parte se analizaron aspectos como cos-tos tipo de material mantenimiento velocidad versatilidad espesor y precisioacuten

Se encontroacute que el costo de la impresioacuten 3D pue-de variar seguacuten diferentes conceptos baacutesicos que dependen de la pieza y el meacutetodo de impresioacuten que al final se veraacuten reflejados no soacutelo en costos sino tambieacuten en la calidad de impresioacuten Despueacutes de analizar varias alternativas se decidioacute realizar la fabricacioacuten en impresioacuten 3D usando la impreso-ra 3D MakerBot RregReplicator 2x disponible en el Laboratorio de Ingenieriacutea Mecatroacutenica

Esta maacutequina emplea una tecnologiacutea de depo-sicioacuten de hilo fundido Requiere del software MakerBot MakerWare el cual traduce los mode-los de piezas de CAD a comandos para la Maker-Bot Replicator 2x

El material empleado es el ABS (Acrilonitrilo-Bu-tadieno- Estireno) un material apto para soportar altas tensiones esfuerzo a impacto y flexioacuten re-sistente a la radiacioacuten UV para aplicaciones al aire libre si se antildeaden estabilizantes

V INTERFAZ GRAacuteFICA Y COMUNI-CACIOacuteN

A Comunicacioacuten serial con los servo-motores

Para la comunicacioacuten de los servomotores es ne-cesario descargar unas libreriacuteas en C++ desarro-lladas en Qtreg Estas permiten poder tener una comunicacioacuten entre la interfaz y los servomotores y de esta manera poder acceder a sus registros

Adicionalmente es necesario la instalacioacuten de los drivers para poder tener comunicacioacuten entre el computador y los servomotores estos se encar-







β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40


gan de configurar el puerto y el bus para asiacute poder leerlos a traveacutes del uso de la libreriacutea USB2Dyna-mixel

B Desarrollo Interfaz Graacutefica

La interfaz graacutefica es desarrollada en el entorno de programacioacuten Qt a traveacutes de la interfaz se logra hacer la operacioacuten del Brazo Roboacutetico de 7GDL Con la interfaz se ejecutan rutinas pre-pro-gramadas de pick and place y se realizan rutinas de hasta 20 puntos definidos por el usuario

Igualmente permite una operacioacuten de modo Manual en donde el usuario asigna valores al robot ya sea en el espacio articular o en el es-pacio de trabajo La programacioacuten de la inter-faz y considerando la concurrencia de los pro-cesos (Visualizacioacuten Lectura servos comando servos) se ha implementado en tres hilos de programacioacuten en el proceso comando servos incluye caacutelculos de trayectorias cinemaacutetica in-versa cinemaacutetica directa y movimiento del ro-bot En la figura 9 se visualiza la pantalla prin-cipal de la interfaz Aquiacute se muestran las dos opciones de operacioacuten manual y automaacutetica Dentro del modo automaacutetico existen tres tipos de rutinas

Figura 9 VentanadelainterfazAYAHUASCArecieacutenseejecuta

bull Pick and Place Esta opcioacuten permite realizar una rutina de Pick and place en donde el ro-bot parte de una posicioacuten inicial se desplaza hacia las coordenadas en el espacio de traba-jo de la pieza a recoger y posteriormente se dirige a la posicioacuten final en donde se deja la pieza

bull Prueba En esta rutina el robot se desplaza a su posicioacuten de HOME y luego realizaraacute un mo-vimiento por cada articulacioacuten con el fin que el usuario pueda verificar problemas con al-guacuten servomotor Posterior a estos movimien-tos el robot retornaraacute a su posicioacuten de HOME

bull Rutina personalizada En esta rutina se defi-nen hasta 20 puntos que se ingresan de dos maneras 1- ingresar los valores de las coor-denadas del punto en el espacio de trabajo e igualmente se selecciona el tipo de movi-miento que se desea lineal o de tipo articu-lar 2- Leer la posicioacuten actual del robot eacutesto permite que sin activar el torque en los mo-tores se logre ubicar el robot manualmente en la posicioacuten y orientacioacuten deseada se leen los valores de cada motor y se actualizan en la interfaz

VI ANAacuteLISIS DE RESULTADOSAl terminar el proyecto se hace una evaluacioacuten de las especificaciones de ingenieriacutea y los valo-res liacutemite definidos al comienzo del mismo Los resultados se resumen en la tabla V donde se muestra que el disentildeo se ha enfocado en resol-ver los principales problemas presentados por el cliente peso alcance y repetibilidad logran-do cumplir con los valores objetivos definidos Sin embargo no se cumple el valor objetivo de velocidad ligado directamente con la potencia de los servo motores y por tanto no es un pa-raacutemetro que puede ser ajustado para el disentildeo en especiacutefico

Por otro lado en la figura 10 se puede apreciar el modelo CAD desarrollado y finalmente en las fi-gura 11 se muestra el robot desarrollado despueacutes de todo el procedimiento descrito

Finalmente se realizan pruebas de movimien-to en el espacio articular (ver figura 12) y en el espacio de la tarea (ver figuras 13 y 14) para observar el seguimiento de perfiles de movi-miento suave (tercer orden) Se puede apreciar

41


que en el espacio articular la articulacioacuten que mayor error presentoacute fue la nuacutemero 4 con un error medio absoluto de 23 grados en el segui-miento De igual manera se observa un error medio absoluto de 12cm en el seguimiento de la trayectoria

Valores relati vamente altos para aplicaciones complejas pero sufi cientes para las aplicaciones didaacutecti cas para las cuales se desarrolloacute el robot

Figura 10 ModeloCADdelrobot

Especifi caciones de ingenieriacutea

Valor Obejti vo

(QFD)

Respuesta lograda por

el disentildeo

Peso 544 kg 3kg 155Repeti bilidad 1 cm 1cm 100

Velocidad 03 ms 015ms 50 Capacidad de carga 250g 250g 100

Alcance 500mm 610mm 122

Resistencia20N (carga

externa25N(carga externa)

125

Facilidad de progra-macioacuten y ejecucioacuten

de ruti nas

Si mediante desarrollo en

QT 100

Tabla V- Evaluacioacutendelasprincipalesespecificacio-nesdeingenieriacutea

Figura 11 Prototipoderobotde7GDL

Figura 12 Perfildemovimientosuaveseguidoporlacuartaarticulacioacutendelrobot

Figura 13 Seguimiento de trayectoria en el espaciodelatarea

0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80

100Tracking error in articular space

time (s)

degr

ees

errorexpected profilereal profile

0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)

Tracking error in the robots Workspace

X deseadoX realY deseadoY realZ deseadoZ real

42


VII CONCLUSIONESbull Existe un gran nuacutemero de proyectos en el de-

sarrollo de robots ligeros El desarrollo tecno-loacutegico en nuevos materiales actuadores sen-sores y arquitecturas de control ha permitido la obtencioacuten de productos de altiacutesima calidad en el aacutembito acadeacutemico (DLR) e industrial (KUKA y Universal Robots) Este proyecto no busca lograr resultados de este nivel el obje-tivo es desarrollar una plataforma econoacutemica y funcional que provea una solucioacuten precisa para asistir actividades acadeacutemicas y el desarrollo de aplicaciones en el campo de la roboacutetica

bull El concepto maacutes importante desarrollado en este proyecto es el concepto de acoples entre eslabones manufacturados mediante prototi-pado raacutepido que usan rodamientos Entre las ventajas que ofrece este tipo de acople estaacuten la transmisioacuten de las cargas a traveacutes de la es-tructura y no de los ejes de los motores y la rigidez de la estructura

Figura 14 Errordeseguimientode trayectoriaenelespaciodelatarea

bull En este proyecto se pudo desarrollar un pro-totipo 100 funcional mediante la teacutecnica de manufactura aditiva utilizando material de bajo costo y una maacutequina de media gama Esta teacutecnica brinda enormes ventajas ya que permite la realizacioacuten de piezas muy comple-jas permitiendo que el disentildeo no se enfoque tanto en el proceso de manufactura y se pue-da enfocar en la funcionalidad de las partes

bull El desarrollo mostrado en este trabajo permi-tioacute llegar al modelo cinemaacutetico del robot de 7GDL tomando en cuenta la redundancia del seacuteptimo grado de libertad

bull Se obtuvo un modelo cineacutetico bastante com-pleto que permite la estimacioacuten de cargas criacuteticas sobre cada uno de los eslabones para distintos tipos de trayectorias esto permite simular condiciones de carga complejas con cargas estaacuteticas y dinaacutemicas para un poste-rior anaacutelisis FEM

bull El desarrollo del disentildeo para Manufactura y Ensamble se enfocoacute en la obtencioacuten de las mejores prestaciones de la maacutequina para re-sultados maacutes precisos y para un ensamblaje raacutepido e intuitivo

bull El esquema de control interno de los servo-motores Dynamixel no fue explorado su fu-turo estudio y ajuste permitiraacute mejorar los resultados obtenidos en teacuterminos de posicio-namiento seguimiento de trayectorias y re-petibilidad

VIII REFERENCIAS[1] Industry 40 The future of Productivity and

Growth in Manufacturing Industries BCG The Boston Consulting Group Abril 2015

[2] Cardenas Pedro Gomez Sergio Rodriguez Fernando Disentildeo y construccioacuten de mani-pulador serial de 7 GDL utilizando prototipa-do raacutepido Universidad Nacional de Colom-bia 2014

[3] DLR Robotics and Mechatronics Center Ligh-tweight Robotics [En liacutenea] Disponible en http wwwdlrdermcrmendesktopde-faultaspxtabid minus 3803=6175read minus8963 Visitado Febrero 11 2016

[4] Web Site http traclabscomproductsmar-s7d Consultada el 15 de abril del 2016

0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)


error Xerror Yerror Z

43


[5] WebSiteRobotnikCompanyhttpwwwro-botnikesenproducts roboticarmslwa-4d Consultada el 15 de abril 2016

[6] Web Site Cento de Investigacioacuten DLR http wwwdlrdermcrmdesktopdefaultaspxtabid 39786178read8938 Consultada el 13 de mayo del 2016

[7] Web Site Kuka Robotics http wwwkukalabscomenmedicalrobotics ligh-tweightrobotics Visitada el 16 de Junio

[8] K Singh J Claassens Conference Paper An analytical solution for theinversekinematic-sofaredundant7DoFManipulatorwithlinkoff-sets Intelligent Robots and Systems (IROS)) 2010 IEEERSJ International Conference on

[9] Web site Intelligent Robotics Lab httpro-boticskoreaackrmanipulationservice-ro-bot-manipulator Visitada el 18 de Junio de 2014

[10] Tarokh M Mikyung KimInverse Kinema-tics of 7-DOF Robots and Limbs by Decom-position and Approximation Robotics IEEE

Transactions on vol23 no3 pp595600 June 2007 doi 101109TRO2007898983

[11] Yugui Yang Guangzheng Peng Yifeng Wang Hongli Zhang A New Solution for Inverse Kinematics of 7-DOF Manipulator Based on Genetic AlgorithmAutomation and Lo-gistics 2007 IEEE International Conference vol no pp19471951 18-21 Aug 2007

[12] Corke Peter Robotics Vision and Control Springer 2011 Disponible en la base de datos del SINAB link

[13] NORTON Robert L Disentildeo de maacutequinas Un enfoque integrado Apeacutendice A Pear-son2010 [14] ULRICH K y EPPINGER S Di-sentildeo y desarrollo de producto

Enfoque Multidisciplinario3 ed [sl] McGraw Hill 2004 355p

[15] Arzola Nelson Caacuterdenas Guillermo Ra-miacuterez Ricardo PAI (Proyecto Aplicado de Ingenieriacutea) notas de curso Facultad de In-genieriacutea Universidad Nacional de Colombia 2015

44


Poliacuteticas de edicioacuten La revista ldquoLetras Conciencia Tecnoloacutegicardquo ISSN 1909-9002 es una publicacioacuten semestral de tipo acadeacutemico dedicada a la publicacioacuten de resultados de Innovacioacuten Desarrollo Tecno-loacutegico e Investigacioacuten de la ESCUELA TECNOLOacuteGICA INSTITUTO TEacuteCNICO CENTRAL con el propoacutesito de generar discusiones y divulgaciograven del conocimiento

Para su publicacioacuten se deben cumplir las poliacuteticas de clasificacioacuten de revistas de ciencia tecnologiacutea o innovacioacuten establecidas en el Iacutendice Bibliograacutefico Nacional Publindex de Col-ciencias

Derechos de autor Los autores deben anexar a los artiacuteculos los permisos de reproduccioacuten de figuras tablas fotografiacuteas u otra informacion que requiera el consentimiento de terce-ros Cuando la obra sea colectiva debe presentar prueba de la adquisicioacuten del derecho a publicacioacuten

Secciones constituyentes de la revista

Los artiacuteculos que se presenten se deben enmarcar en las siguientes secciones de la revista

Pedagogiacutea de la Tecnologiacutea Considera la presentacioacuten de escritos que hagan referencia a metodologiacuteas pedagoacutegicas que propicien el conocimiento tecnoloacutegico

Invencioacuten innovacioacuten desarrollo y transferencia de tecnologiacutea Es un espacio para co-municar los resultados de invencioacuten innovacioacuten desarrollo y transferencia de tecnologiacutea que contribuya con el desarrollo cultural y ambiental armoacutenico viable y sostenible de la sociedad

Emprendimiento Gestioacuten y Desarrollo Empresarial Busca socializar las experiencias exito-sas que en el campo del emprendimiento gestioacuten y desarrollo empresarial se han realizado y que se consideran relevantes por el buen uso de las capacidades gerenciales y las estrate-gias tecnoloacutegicas de manera que se conviertan en un ejemplo a seguir

Tecnologiacuteas de Informacioacuten y Comunicacioacuten ndash TIC Pretende informar sobre aplicaciones reales de las nuevas tecnologiacuteas de la informacioacuten y comunicacioacuten (TIC) que contribuyan con el desarrollo industrial y acadeacutemico de la sociedad

Gestioacuten Tecnoloacutegica Busca publicar artiacuteculos que expongan metodologiacuteas que mejoren la competitividad de las empresas a traveacutes de la innovacioacuten y la investigacioacuten

Tipos de artiacuteculos

La revista Letras ConCiencia TecnoLoacutegica realiza convocatorias semestrales para la recep-cioacuten de los artiacuteculos Los escritos que se presenten deben ser originales escritos en un lenguaje sencillo por un autor experto en el campo del conocimiento un estudiante o un particular que acredite un conocimiento especiacutefico sobre el tema abordado Los tipos de artiacuteculos que se reciben son los siguientes

45


Artiacuteculo de investigacioacuten cientiacutefica y tecnoloacutegica Texto que presenta los resultados origi-nales de proyectos terminados de investigacioacuten La estructura generalmente utilizada con-tiene cuatro apartes importantes introduccioacuten metodologiacutea resultados y conclusiones

Artiacuteculo de reflexioacuten Documento que presenta resultados de investigacioacuten terminada des-de una perspectiva analiacutetica interpretativa o criacutetica del autor sobre un tema especiacutefico recurriendo a fuentes originales

Artiacuteculo de revisioacuten Documento resultado de una investigacioacuten terminada en la que se analizan sistematizan e integran los resultados de investigaciones publicadas o no publica-das sobre un campo en ciencia o tecnologiacutea con el fin de dar cuenta de los avances y las tendencias de desarrollo Se caracteriza por presentar una cuidadosa revisioacuten bibliograacutefica de por lo menos 50 referencias

Reporte de caso Documento que presenta los resultados de un estudio sobre una situacioacuten particular con el fin de dar a conocer las experiencias teacutecnicas y metodoloacutegicas considera-das en un caso especiacutefico Incluye una revisioacuten sistemaacutetica comentada de la literatura sobre casos anaacutelogos

Revisioacuten de tema Documento resultado de la revisioacuten criacutetica de la literatura sobre un tema en particular

Cartas al editor Posiciones criacuteticas analiacuteticas o interpretativas sobre los documentos publi-cados en la revista que a juicio del Comiteacute Editorial constituyen un aporte importante a la discusioacuten del tema por parte de la comunidad cientiacutefica de referencia

Recepcioacuten de artiacuteculos

La revista Letras ConCiencia TecnoLoacutegica recibe uacutenicamente textos ineacuteditos es decir que no se hayan publicado en otro medio impreso o virtual ni esteacuten en revisioacuten para publicarse en otro estamento

Los artiacuteculos se deben enviar al Comiteacute de Editorial de la Revista Letras ConCiencia Tecno-Loacutegica con carta remisoria firmada por los autores en la cual exprese ldquo los autores del ar-tiacuteculo titulado xxxx certifican que el texto es ineacutedito y que se presenta exclusivamente para la revistardquo ademaacutes debe incluir nombres completos de los autores identificacioacuten nuacutemero telefoacutenico de contacto correo electroacutenico y afiliacioacuten institucional

Anexo a la carta debe entregarse copia impresa del artiacuteculo y un CD que contenga copia del documento en formato de procesador de texto habilitado para cambios y formato PDF

El comiteacute editorial confirmaraacute el recibido del texto al correo electroacutenico del autor y se ini-ciaraacute el proceso de arbitraje

Proceso de arbitraje Para la publicacioacuten de artiacuteculos en la revista Letras ConCiencia Tec-noLoacutegica se evaluaraacute tanto el contenido del artiacuteculo como sus aportes al conocimiento respetando que las ideas y contenidos expresados en este son responsabilidad exclusiva de los autores El Comiteacute Editorial revisaraacute cada artiacuteculo y decidiraacute sobre la conveniencia de su

46


publicacioacuten luego lo enviaraacute a pares evaluadores quienen emitiraacuten un concepto valorativo al respecto el resultado de esta revisioacuten se informaraacute al autor en un plazo aproximado de tres mes contados a partir de la fecha de recepcioacuten del texto El Comiteacute Editorial podraacute so-licitar modificaciones o ajustes al manuscrito y una vez se tenga el escrito final se enviaraacute al autor quien deberaacute firmar el formato de autorizacioacuten en que especifica el derecho que tiene la revista Letras ConCiencia TecnoLoacutegica y por tanto la Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central de publicar el artiacuteculo en la revista sin ninguna compensacioacuten econoacutemica o cualquier otro compromiso

Normas para la presentacioacuten de artiacuteculos

Los autores interesados en publicar sus artiacuteculos en la Revista Letras ConCiencia TecnoLoacutegi-ca deberaacuten tener en cuenta los siguientes paraacutemetros

El texto deberaacute tener una extensioacuten de 8 a 10 paacuteginas en tamantildeo carta todas las maacutergenes de 2 cm escritas en fuente Times New Roman de 12 puntos a doble espacio y a una colum-na Se recomienda que sean escritos en tercera persona

Primera paacutegina del artiacuteculo

Todos los artiacuteculos deben contener en la primera paacutegina lo siguiente

- Tiacutetulo del artiacuteculo que describa el contenido del texto y redactado en maacuteximo 12 palabras

- Nombres y apellidos completos del autor especificando en pie de paacutegina la formacioacuten aca-deacutemica afiliacioacuten institucional y correo electroacutenico

- Resumen en espantildeol con maacuteximo 120 palabras y escrito en un solo paacuterrafo en el que se explique el propoacutesito y alcance del artiacuteculo

- Descripcion de la citacioacuten del artiacuteculo

- Minimo tres y maacuteximo diez palabras clave

- Abstract y key word Traduccioacuten exacta al idioma ingleacutes de los textos de resumen y palabras clave

- Forma de citacioacuten del artiacuteculo

Estructura del documento

El artiacuteculo debe contener los siguientes apartados

- Introduccioacuten Apartado que informa al lector de manera precisa las motivaciones del estu-dio la justificacioacuten el problema de investigacioacuten el objetivo y los antecedentes y especifica los teacuterminos y nomenclaturas que usa el artiacuteculo

- Desarrollo del tema Los artiacuteculos de investigacioacuten deben incluir metodologiacutea resultados y discusioacuten Todos los subtiacutetulos deben nombrarse usando numeracioacuten araacutebiga (1 2 3) y con texto en negrilla

47


- Conclusiones Expresa los resultados obtenidos y resalta los aportes del artiacuteculo al conoci-miento

- Bibliografiacutea Debe incluir publicaciones de los uacuteltimos cinco antildeos extraiacutedas de bases de datos bibliograacuteficas o libros se redactan usando las normas de la American Psychological Association (APA) seguacuten las cuales se debe relacionar los referentes bibliograacuteficos en el texto del artiacuteculo citando entre pareacutentesis el apellido del autor el antildeo de publicacioacuten del libro y la paacutegina a continuacioacuten algunos ejemplos (Extraidos de NORMAS APA American Psychological Association) 2001 - 5a edicioacuten httpwwwapastyleorg)

Tablas Deben realizarse en procesador de tablas de Word nombrarse en la parte superior con nuacutemeros araacutebigos de acuerdo con la secuencia del texto y con un encabezado breve y descriptivo sin utilizar negrillas La informacioacuten contenida en la tabla no debe repetirse en las figuras y las abreviaturas de unidades de medida las cuales van entre pareacutentesis

Figuras Las figuras (dibujos mapas graacuteficas de computador y fotografiacuteas) deben tener un tamantildeo maacuteximo de 14 x 5 cm y ser enviadas en archivos independientes en formato digital como tiff bmp jpg o gif con una resolucioacuten miacutenima de 300 dpi de manera que permita una reduccioacuten del 50 sin peacuterdida de claridad Deben enumerarse en la parte inferior con nuacute-meros araacutebigos de acuerdo con su aparicioacuten en el texto e incluir descripcioacuten breve y clara

Carrera 66 No 24-09

Tel (571) 4578000wwwimprentagovco

Bogotaacute D C Colombia

Letras Conciencia Tecnoloacutegica

ISSN 1909-9002

Facultad SISTEMASTEacuteCNICO PROFESIONAL EN COMPUTACIOacuteN 101514

TECNOLOGIacuteA EN DESARROLLO DE SOFTWARE 103354

INGENIERIacuteA DE SISTEMAS 52656Facultad ELECTROMECAacuteNICATEacuteCNICO PROFESIONAL EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL 103098

TECNOLOGIacuteA EN MONTAJES INDUSTRIALES 53360

INGENIERIacuteA ELECTROMECAacuteNICA 53307

Facultad MECATROacuteNICATEacuteCNICO PROFESIONAL EN ELECTROacuteNICA INDUSTRIAL 103232

TECNOLOGIacuteA EN AUTOMATIZACIOacuteN INDUSTRIAL 103233

INGENIERIacuteA MECATROacuteNICA 52691

Facultad PROCESOS INDUSTRIALESTEacuteCNICO PROFESIONAL EN PROCESOS DE MANUFACTURA 103316TECNOLOGIacuteA EN PRODUCCIOacuteN INDUSTRIAL 52657INGENIERIacuteA DE PROCESOS INDUSTRIALES 52554

DENOMINACIOacuteN SNIESESPECIALIZACIOacuteN TEacuteCNICA PROFESIONAL EN CONSTRUCCIOacuteN DE REDES DE DISTRIBUCIOacuteN DE ENERGIacuteA ELEacuteCTRICA DE MEDIA TENSIOacuteN

3283

ESPECIALIZACIOacuteN TEacuteCNICA PROFESIONAL EN INSTRUMENTACIOacuteN INDUSTRIAL

2978

ESPECIALIZACIOacuteN TEacuteCNICA PROFESIONAL EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

52358

PRO

GRA

MA

PRO

GRA

MA

PRO

GRA

MA

PRO

GRA

MA

PRO

GRA

MA

Edicioacuten 16 Septiembre de 2017

SNIES

Facultad DISENtildeO DE MAacuteQUINAS

TEacuteCNICO PROFESIONAL EN DIBUJO MECAacuteNICO Y DE HERRAMIENTAS INDUSTRIALES 105163TECNOLOGIacuteA EN GESTIOacuteN DE FABRICACIOacuteN MECAacuteNICA 105164IINGENIERIacuteA MECAacuteNICA 105162

CONSEJO DIRECTIVO

Dr JAIME ANDREacuteS VARGAS VIVESDelegado del Ministerio de Educacioacuten

Hno EDGAR FIGUEROA ABRAJIN Representante del Sentildeor Presidente de la Repuacuteblica

Doctor MIGUEL MANRIQUE COacuteRDOBARepresentante de los Exrectores


MARCO FIDEL ZAMBRANO MURILLO Representante del Gobernador de Cundinamarca

Ingeniero ORLANDO TARAZONA VILLAMIZAR Representante de las Directivas Acadeacutemicas

Ingeniero JAIRO ERNESTO MORENO LOacutePEZRepresentante de los Profesores

Ingeniero REINALDO GARCIacuteA G Representante del Sector Productivo

EDNA CAROLINA RUIZ PLAZAS Representante de los Estudiantes

AacuteNGEL ALBEIRO HURTADO SAacuteNCHEZ Representante de los Egresados

Dr EDGAR MAURICIO LOacutePEZ LIZARAZOSecretario General

CONSEJO ACADEacuteMICO



Doctor MANUEL CANCELADO JIMEacuteNEZVicerrector de Investigacioacuten Extensioacuten y Transferencia

DORA AMANDA MESA CAMACHO Vicerrectora Administrativa y Financiera

Ing JORGE ENRIQUE PEacuteREZ NEPTADecano Facultad de Ingenieriacutea de Electromecaacutenica

Ingeniero ORLANDO TARAZONA VILLAMIZARDecano Facultad de Mecaacutenica

Ing FABIOLA MEJIacuteA BARRAGAacuteN Decano Facultad de Ingenieriacutea de Procesos Industriales

Licenciada LUCILA FLOREZ SERRANO Decana Facultad de Ingenieriacutea de Mecatroacutenica

Ingeniero SOacuteCRATES ROJAS AMADOR Decano Facultad de Sistemas

Ing ALBERTO GONZAacuteLEZ VILLARRAGACoordinador especializaciones

Mag WILSON RAMIRO CAMARGO CARDOZO Representante de los Profesores

Ing LUIS EDUARDO CANO CARVAJAL Representante de las Aacutereas Acadeacutemicas

Est JENNY PATRICIA TAFUR LANCHEROS Representante de los Estudiantes

Letras ConCiencia TecnoLoacutegica


Revista cientiacutefi ca y tecnoloacutegica de la Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central

EDICIOacuteN No 16

Septi embre de 2017


ISSN

190

9-90

02 -

Sept

iem

bre

de 2

017

ESCUELA TECNOLOacuteGICA INSTITUTO TEacuteCNICO CENTRALEstablecimiento Puacuteblico de Educacioacuten SuperiorCalle 13 16-74 PBX 3443029 Bogotaacute Colombia

wwwitceduco


ESCU

ELA

TECN


ENTRAL


ESCU

ELA

TECN


ENTRAL


Edicioacuten Ndeg 16 septiembre de 2017

ISSN 1909- 9002

DirectorMANUEL CANCELADO JIMEacuteNEZ PhD

Editor MARTHA CECILIA HERRERA ROMERO

CONSEJO EDITORIAL

Dr EDGAR MAURICIO LOacutePEZ LIZARAZO Delegado del Rector


Dr MANUEL CANCELADO JIMEacuteNEZVicerrector de Investigacioacuten

Extensioacuten y TransferenciaLic LUCILA FLOacuteREZ SERRANO

Representante de los decanosLic CARLOS ALBERTO CEROacuteN

Profesor designado por el RectorIng DAVID LEONARDO TORRESProfesional Oficina de Publicaciones

La revista Letras ConCiencia TecnoLoacutegica es una publicacioacuten de la Escuela Tecnoloacutegica Instituto Teacutecnico Central que pone al alcance del sector acadeacutemico y productivo la divulgacioacuten de conocimiento asiacute como los resultados de investigaciones adelantadas Su contenido no refleja necesariamente la posicioacuten de la institucioacuten ni la de la revistaLa institucioacuten y la revista no son responsables de las ideas y conceptos emitidos por los autores de los trabajos publicados Se autoriza la reproduccioacuten total o parcial de su contenido citando la fuente y atendiendo las normas

sobre derechos de autor y propiedad intelectual

ESCU

ELA

TECN


ENTRAL


1


L

EditorialEditorial











3


Editorial






1

4

24

32

13

44

4










5














6








A CANOpen





B SAE J1939





7













IV DESARROLLOS

A Bandas y motores




J1939 PDU

D


3 1 1 8 8 8Bits

8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



1


L

EditorialEditorial











3


Editorial






1

4

24

32

13

44

4










5














6








A CANOpen





B SAE J1939





7













IV DESARROLLOS

A Bandas y motores




J1939 PDU

D


3 1 1 8 8 8Bits

8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09








3


Editorial






1

4

24

32

13

44

4










5














6








A CANOpen





B SAE J1939





7













IV DESARROLLOS

A Bandas y motores




J1939 PDU

D


3 1 1 8 8 8Bits

8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



4










5














6








A CANOpen





B SAE J1939





7













IV DESARROLLOS

A Bandas y motores




J1939 PDU

D


3 1 1 8 8 8Bits

8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



5














6








A CANOpen





B SAE J1939





7













IV DESARROLLOS

A Bandas y motores




J1939 PDU

D


3 1 1 8 8 8Bits

8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



6








A CANOpen





B SAE J1939





7













IV DESARROLLOS

A Bandas y motores




J1939 PDU

D


3 1 1 8 8 8Bits

8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



7













IV DESARROLLOS

A Bandas y motores




J1939 PDU

D


3 1 1 8 8 8Bits

8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



8





















(1) Ea(s) + 1sLa + Ra

14 sJm + 4 BmK

4K

Tm(s)

Em(s)

TL(s)

la(s) + W4(s)



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



9
















10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



10













V CONCLUSIONES














11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



11





















12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

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Y0

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A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



12







13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



13




their assembly

Uribe Armando1

Rojas Aacutelvaro2







14














15

















16











Econoacutemico

Preciso

Exacto

Seguro

Veloz





Robusto

Portable

Escalable

Volumen de trabajo




17








5 El robot delta


6 El robot delta


7 El robot delta


8 El robot delta



10 El robot delta



12 El robot delta



9 M Di

13 El robot delta


amplio 1 D Di

14 El robot delta


15 El robot delta


resoluciones 9 M Di



42 Meacutetricas



Nuacutemero de

meacutetrica

Nuacutemero de



8 13Volumen de

trabajo3

mmm-



11 8Facilidad de

mantenimiento1


15 7Tiempo de en-

samblaje1 s




18



431 Concepto 1




432 Concepto 2







19


433 Concepto 3






CONCEPTOS








Preciso 20 9 18 9 18 5 1Exacto 20 5 1 5 1 5 1


20 5 1 5 1 5 1








20

















sB

uB

B3 B2

B1

YB

XB

wB

21







119924= 120785 119918119955119938119941119952119956 119941119942 119923119946119939119942119955119957119938119941







Siendo





BB1 =0

minus0

BB2 =

0

BB3 =minus

0

(1)

PP1 =0

minus0

PP2 =0

PP3 =minus

0 (2)

Bb1 = minus0

Bb2 =0

0 Bb3 =

minusminus

0 (3)


P3

uP

XP

P2

P1

YP

sP

wP

22


VII CONCLUSIONES














23










24












25


I Introduccioacuten



A Humedad













A2 Sensor YL-69


100 = 100 (1) W1 minusW2 WW

W2 minusWt Ws

W =

26






A3 Sensor SHT10



II-B Temperatura






27






2734


12148

11132

11129

11128

11112

11112





W WS

100WW = (2)

INICIO




de suelo


Arduino



Arduinoapagado

Fin

NO

NO SIacute SIacute

28


0 10 20 30










A5Z

11




0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50Agua (g)

Humedadabsoluta



Volta

je (V

)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Humedadrelativa



umed

ad r

elat

iva

()

Tem

pera

tura

(ᵒC

)

Agua (g)


29













0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

tura

(degC

)

Tiempo (min)




0 5 10 15 20 25 30 35 40

30











31



















32
















33












34

















35










Dominante

Servomotor Sistema

de control

embebido

en un ser-

vomotor

Comunica-

cioacuten

serial asiacuten-

crona (TTL-

RS232)

Control PID Acople

mediante

rodamien-

tos

Reducir peso

del robot

(disminuir re-

querimientos

de potencia)

Gripper

(Serial o

paralelo)


llas antides-

lizantes





de los motores




1


del robot






Estadodel robot

1

Manipularmaterial




informacioacuten


Agarrarmaterial



control




Materialmanipulado


(espacio articular)



programa - tarea

Garantizarrigidez



de la estructura


Sujetar pieza


Evitarsobrecargas



(Programa)



36









(nivel preventivo)







FuenteDC14V10A














Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)








Sistema decontrol



Control PIDAcople

medianterodamientos




antideslizantes



ConceptoDominante



para programar


PC



(nivel preventivo)




ConceptoDominante






M r =[Ix Iy Iz

]





(2)



M ri =[Ix Iy Iz

]





(4)




Mecaacutenicos


Gripper





Motoreductor

Control PID

Comunicacioacuten

Servomotores

Unidad driver




Distribucioacuten



Seguridad


Comunicacioacuten

HMI




37














0T 7 = 0T 1 1T 2 2T 3 3T 4 4T 5 5T 6 6T 7 (6)















0T 7 =



0 0 0 1

(5)


0T 7 = 0T 11T 2

2T 33T 4

4T 55T 6

6T 7 (6)

38









[x y z] = (0T7(1 3 4))T (8)












β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)








β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


39




Posicioacuten


Orientacioacuten


5R7 = (0R5) minus1 0R7(10)

















β = arctan

(radicr231 + r32r33

)

α = arctan

(r23sin(β)

r13sin(β)

)

γ = arctan

(r32sin(β)

r31sin(β)

)(7)



[x y z] = ( 0T 7(1 3 4))T (8)


cosϕ = cos


)

sinϕ =radic

1minus cos2 ϕ

ϕ = arctan

(sinϕ

cosϕ

) (9)

9973 grados

varphi18

38

9973 grados

9973 grados

9973 grados

9973 grados

X1

Z1

ZA

XA

X0

Z0

Y0

Y1

A

0

Cφ

B

vertical plane

robot plane

pc








xp(q1 q2 q3 q4) =

xyz1

= 0T 1

1T 22T 3

3T 44T 5

0001

(6)


5R7 = ( 0R5)minus1 0R7 (10)


40













41






Valor Obejti vo

(QFD)


el disentildeo






125


de ruti nas


QT 100





0 10 20 30 40 50minus20

0

20

40

60

80


time (s)

degr

ees


0 10 20 30 40 50minus40

-20

0

20

-40

60

80

time (s)

posi

tion

(cm

)



42
















0 10 20 30 40 50minus5

minus4

minus3

minus2

minus1

0

1

2

3

4

time (s)

posi

tion

(cm

)



43














44














45














46



















47






Carrera 66 No 24-09



LETRAS - ITC

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