INSTITUTO TECNOLOGIO DE COSTA RICA

MT 8005: ROBOTICA

INFORME PROYECTO #1

Mario Ríos Mora

201281252

Oscar Acuña López

201232357

Carlos Andrés Salas

201053230

II SEMESTRE 2015

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ContenidoDiseño original:............................................................................................................................................2

Resultado con primer prototipo:.................................................................................................................2

Cambios realizados:.....................................................................................................................................3

Prototipo final:............................................................................................................................................3

Resultados con prototipo final:...................................................................................................................3

Recomendaciones:......................................................................................................................................3

Conclusiones:..............................................................................................................................................3

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Diseño original:

Imagen 1: Prototipo original.

La idea original consistía en que los cables de nitinol se deformarán de modo a formar una V. Cuando son recorridos por una corriente estos recuperarán su forma original (elongados) permitiendo que el robot se desplace hacia adelante (estirándose). Una vez retirada la corriente los resortes entre vínculos deformarán nuevamente los cables de nitinol. Por otro lado se implementó un sistema de frenado con el uso de engranes para que el robot solo pueda desplazarse hacia adelante.

Para el accionamiento del nitinol se generan pulsos con la implementación de un arduino para sincronizar los pulsos y para darle la potencia adecuada para su funcionamiento se recurre a relés. De este modo, para que el robot avance, se hace la señal de pulsos de tal forma que se contraiga uno de los dos del material de nitinol mientras que el otro reposa, posteriormente se le da un tiempo para que recupere su forma original para que enseguida se contraiga el segundo material de nitinol e igualmente se le da un tiempo para que recupere su forma estable, una vez alcanzada se repite el proceso.

Resultado con primer prototipo:A la hora de la construcción y puesta en funcionamiento del primer prototipo, salieron a la luz varios inconvenientes que se citan a continuación:

La forma y posición del nitinol no son las adecuadas: la forma en V no es la adecuada ya que no cuenta con la fuerza necesaria para extender los vínculos. Se opta por realizar resortes de nitinol que se deformarán de modo a extenderlos por medio de resortes normales. El nitinol se ubicará en la parte baja de los vínculos.

El sistema de frenado presenta problemas de funcionamiento: no se cuenta con la certeza de que las ruedas no giren hacia atrás puesto que en ocasiones el sistema de frenado falla. Se debe buscar ya sea una forma de mejorar el sistema actual o implementar uno totalmente nuevo.

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Falta de fricción en los puntos de apoyo genera traslación indeseada: la fatal de fricción sumada al peso del robot hace que la última rueda se desplace hacia atrás (aun cuando el sistema de freno funcione).

Cambios realizados:De esta forma para solventar los problemas mencionados se procede de la siguiente forma:

Resortes de nitinol: Se utiliza un tornillo y una candela para imprimir la forma deseada al nitinol.

imagen 2: Resorte de nitinol.

Se modificó el sistema de frenado: se optó por un rediseño del sistema. Se implementan ruedas dentadas en lugar de las lisas que se usaron anteriormente. El freno propiamente dicho es una pieza rectangular de balsa que encaja en los dientes de manera a permitir la rotación en un sentido y frena en el otro.

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Imagen 3 Sistema de frenado modificado

Se habilitan espacios para el montaje del freno sobre los vínculos.

Imagen 4. Vínculo acondicionado para el montaje del freno

Prototipo final:

Imagen 5. Diseño final del robot

Una vez vistos los detalles de los resultados del primer prototipo se hace la modificación al sistema a según con los inconvenientes vistos, asi pues se obtiene un nuevo diseño tal y como se aprecia en la imagen 4.

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El objetivo de las llantas dentadas es posibilitar mayor agarre con la superficie, que en este caso se trata de una tela, Además de esto, la geometria de las llantas está pensado para el sistema de frenado (imagen 2)

Resultados con prototipo final:Una vez ensamblado el robot se procede a sus pruebas finales como sigue.

Para que el nitinol funcione se modula la corriente alrededor de 1,5 amperios y se establece la secuencia de los pulsos de estirado y contracción de los resortes de nitinol, una ves puesto en funcionamiento el sistema se observa que hay mejorías en el desempeñó del robot, tales como :

La nueva forma del nitinol mostró resultados favorables, con la forma de resorte y ubicado en las secciones medias de los vínculos posibilitó que el material actuador se pudiera encoger y estirar de la forma esperada.

El sistema de frenado mejoró, en cuanto que la pieza mecánica del frenado funcionaba, posibilitando que el robot avanzara en un solo sentido, sin embargo, el sistema presentó dificultades de desplazamiento ya que las llantas presentaban un ligero " patinaje".

En este video tomado el día anterior a la prueba final se puede observar como en el transcurso de 2 minutos el robot logra avanzar alrededor de 12 centímetros.

Imagen 6. Avance en prueba previa a la entrega final

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A pesar de las mejorías descritas en los puntos anteriores, surgieron nuevos contratiempos con el robot, se describe en lo siguiente:

Cuando se contraía el nitinol de adelante provocaba que ligeramente se elevara la parte media del robot, haciendo que las ruedas intermedias no tuviesen ninguna funcionalidad en el desplazamiento. Posteriormente cuando el nitinol de delante volvía a su forma original la sección media lograba tocar la superficie de la tela nuevamente, sin embargo, cuando se retraía el nitinol de atrás se presentaba el mismo problema de que las llantas intermedias se elevaban.

Otro aspecto que se notó fue la estabilidad del sistema, el robot presentaba una ligera inclinación con respecto al eje z, siendo el eje z la coordenada que demarca la altura del robot desde la superficie de la tela. Esta inclinación provocaba que el sistema de frenado no funcionara completamente, debido a que la pieza rectangular no calzaba plenamente en los dientes de las llantas, contribuyendo aún más con el desplazamiento hacia arriba de las llantas intermedias. Además de que se pierde avance con cada accionamiento del nitinol, ya que el vector desplazamiento tendrá un cierto ángulo.

Recomendaciones: Colocar peso sobre el apoyo del medio para así evitar que este se eleve, y no cumpla su función

de frenado para el avance de las otras partes del robot. Utilizar apoyos más ásperos para que tengan mayor fricción con la tela y de esta forma el

arrastre sea mayor. Prestar mayor atención al alineamiento de los pares de ruedas para que el avance sea más

simétrico y eficiente.

Conclusiones: Es posible crear un dispositivo con al menos tres apoyos y dos articulaciones que logre avanzar,

sin el uso de ningún motor o actuador convencional para dispositivos de tracción. Solamente utilizando cable de nitinol.

Para obtener un mejor comportamiento del nitinol este se debe utilizar con corrientes que ronden los 1.5 A.

El nitinol funciona de manera adecuada en las primeras pruebas, sin embargo después de cierto tiempo este empieza a perder sus propiedades.

Buena fricción y el uso de un sistema que permita al prototipo solamente avanzar y no retroceder son factores determinantes para un funcionamiento óptimo del mismo.

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