Diseño de un sistema de limpieza y pintura para un robot utilizado en tanques

El reto principal de un robot trepador es luchar contra la gravedad. Diferentes enfoques se han explorado en los últimos años y nuevas técnicas de adhesión son continuamente propuestas en la búsqueda de soluciones. Es interesante observar que, aunque los primeros ejemplos de robots escaladores fuero...

Full description

Autores:
Sarmiento Esparza, Fausto Javier
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2012
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/16321
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/16321
Palabra clave:
Mechatronic
Cleaning and painting system
Vortex attractor technique
Prototype development
Automation
Manipulators
Mechanical movements
Mecatrónica
Desarrollo de prototipos
Automatización
Manipuladores
Movimientos mecánicos
Robot
Sistema de limpieza y pintura
Técnica atractor vórtice
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description El reto principal de un robot trepador es luchar contra la gravedad. Diferentes enfoques se han explorado en los últimos años y nuevas técnicas de adhesión son continuamente propuestas en la búsqueda de soluciones. Es interesante observar que, aunque los primeros ejemplos de robots escaladores fueron desarrollados hace más de 40 años, un artículo recientemente publicado en la prestigiosa revista IEEE journal Spectrum, donde se está considerando “superficies verticales y la escalada como la nueva frontera para la investigación robótica”. Robots escaladores son generalmente adoptados en todos los sectores en los que podría ser peligroso para los humanos operar directamente. Las aplicaciones típicas incluyen las áreas de inspección, limpieza y mantenimiento, la reparación de las estructuras industriales y civiles, entre otras propuestas. Un paso importante hacia la difusión del conocimiento de los robots de escalada se ha establecido en 1998 mediante la formación de la red CLAWAR, inicialmente financiada por la Comisión Europea y luego en 2005 convirtiéndose en una asociación. La red, a través de reuniones, boletines informativos y la organización de la conferencia anual CLAWAR, representa un punto central para la difusión de las actividades de investigación en robots escaladores. En particular, las actas de las conferencias CLAWAR son la principal fuente de referencia para los últimos avances en robots escaladores. Varios números especiales en revistas diferentes han sido también organizados por la red.
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 Device capable of adhering to a wall surface by suction and treating it. United States Patent – Patent No: US4,688,289, Inventor: Fukashi Urakami, 5-21-204 Konandai Japan
 Device capable of suction-adhering to a wall surface and moving therealong. United States Patent – Patent No: US5014803, Inventor: Fukashi Urakami, Maruyoshi Bldg., 608, 17-24 Konandai 4-chrome, konan-ku Yokohama, Japan
 Sucction cup vortex attractor. United States Patent – Patent No: US6881025, Inventors: Lewis Illingworth, Kensington, NH; David Reinfeld, Englewood, NJ
 Hydroblasting spray gun having an on/off safety switch system. United States Patent – Patent No: US5.582.349, Inventor: Thomas B. Boisture, Baytown, Tex
 Method and apparatus for sandblasting. United States Patent – Patent No: US2200587, Inventor: Leslie L Tirrell, Benton Harbor, Mich., Assignor to the Hydroblast Corporation, Chicago, Ill., a corporation of Illinois
 Method for cleaning surfaces with an abrading composition. United States Patent – Patent No: US5375378 , Inventor: James J. Rooney, 773302, Houston TX
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 Device Capable of suction- adhering to a surface and moving therealong. United States Patent – Patent Number: 5.592.998. Inventor: Fukashi Urakami, Yokohama, Japan
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Es interesante observar que, aunque los primeros ejemplos de robots escaladores fueron desarrollados hace más de 40 años, un artículo recientemente publicado en la prestigiosa revista IEEE journal Spectrum, donde se está considerando “superficies verticales y la escalada como la nueva frontera para la investigación robótica”. Robots escaladores son generalmente adoptados en todos los sectores en los que podría ser peligroso para los humanos operar directamente. Las aplicaciones típicas incluyen las áreas de inspección, limpieza y mantenimiento, la reparación de las estructuras industriales y civiles, entre otras propuestas. Un paso importante hacia la difusión del conocimiento de los robots de escalada se ha establecido en 1998 mediante la formación de la red CLAWAR, inicialmente financiada por la Comisión Europea y luego en 2005 convirtiéndose en una asociación. La red, a través de reuniones, boletines informativos y la organización de la conferencia anual CLAWAR, representa un punto central para la difusión de las actividades de investigación en robots escaladores. En particular, las actas de las conferencias CLAWAR son la principal fuente de referencia para los últimos avances en robots escaladores. Varios números especiales en revistas diferentes han sido también organizados por la red.INTRODUCCIÓN. 9 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN. 10 2 OBJETIVOS 11 2.1 OBJETIVO GENERAL. 11 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 11 3 MARCO TEÓRICO. 12 3.1 TÉCNICAS DE ADHESIÓN PARA ROBOTS DE ESCALADA: ESTADO DEL ARTE Y CONSIDERACIONES EXPERIMENTALES. 12 3.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE ADHESIÓN POR LA NATURALEZA DE LAS FUERZAS. 13 3.3 TÉCNICA ATRACTOR VÓRTICE. 15 3.4 MÉTODOS DE LIMPIEZA PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS. 17 3.4.1 Hidroblasting 18 3.4.2 Hidrosandblasting. 20 3.4.3 Sandblasting. 32 3.4.4 Soda Blasting 39 3.4.5 Dry Ice Blasting 41 3.4.6 Cuadro comparativo de los diferentes métodos de limpieza. 44 3.5 EQUIPOS REQUERIDOS PARA LIMPIEZA POR HIDROSANDBLASTING. 45 3.6 MOTORES TRIFASICOS 49 3.7 MÉTODOS DE PINTURA PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS. 54 3.7.1 Método de pintura 61 3.7.2 Pulverizador de pintura sin aire. 61 4 ESTADO DEL ARTE. 63 5 METODOLOGÍA DE DISEÑO MECATRONICO. 75 6 ANALISIS MECANICO (ESTATICO – DINAMICO) 78 7 ELÉCTRONICA Y CONTROL. 92 7.1 COMUNICACIÓN INALAMBRICA. 92 7.2 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO XBEE. 93 7.3 CIRCUITO DE CONTROL DEL VEHÍCULO. 95 8. PROTOTIPOS 99 8.1 COMPONENTES 100 8.2 COMPARACIÓN ENTRE LOS DOS DISEÑOS 111 9. RESULTADOS Y CONCLUSIONES 113 BIBLIOGRAFIA 114PregradoThe main challenge of a climbing robot is to fight against gravity. Different approaches have been explored in recent years and new adhesion techniques are continually proposed in the search for solutions. It is interesting to note that, although the first examples of climbing robots were developed more than 40 years ago, an article recently published in the prestigious IEEE journal Spectrum, which is considering "vertical surfaces and climbing as the new frontier for robotics research ”. Climbing robots are generally adopted in all sectors where it would be dangerous for humans to operate directly. Typical applications include the areas of inspection, cleaning and maintenance, the repair of industrial and civil structures, among other proposals. An important step towards spreading knowledge of climbing robots has been established in 1998 by the formation of the CLAWAR network, initially funded by the European Commission and then in 2005 becoming an association. The network, through meetings, newsletters and the organization of the annual CLAWAR conference, represents a central point for the dissemination of research activities on climbing robots. In particular, the CLAWAR conference proceedings are the main reference source for the latest advances in climbing robots. Several special issues in different magazines have also been organized by the network.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño de un sistema de limpieza y pintura para un robot utilizado en tanquesDesign of a cleaning and painting system for a robot used in tanksIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicCleaning and painting systemVortex attractor techniquePrototype developmentAutomationManipulatorsMechanical movementsMecatrónicaDesarrollo de prototiposAutomatizaciónManipuladoresMovimientos mecánicosRobotSistema de limpieza y pinturaTécnica atractor vórtice Modular Wall Climbing Robots with Transition Capability. Desarrollado por Jishong Xiao, Angel Calle, Dept. de Ingeniería Electrónica - Ali Sadegh, Matthew Elliott Dept. De Ingeniería Mecánica City College de New York. New York, NY 10031, USA A miniature wall climbing robot with biomechanical suction cups. Desarrollado por Bingshan Hu – Instituto de Investigación de Robótica de la facultad de ingeniería mecánica, Universidad Shanghai Jiao Tong, de Shanghai, China Adhesion Control for the Alicia3 Climbing Robot. Desarrollado por D. Longo y G. Muscato - Departamento de Sistemas Eléctricos y Electrónicos de la Universidad de Catania, Viale A. Doria 6, 95125 Catania, Italia Climbing cleaning robot for vertical surfaces. Desarrollado por Akinfiev Teodor, Manuel Armada y Samir Nabulsi IAI / CSIC – Instituto de Automatización Industrial, Madrid, España Gecko, a climbing robot for walls cleaning. Desarrollado por F.Cepolina, R. C. Michelini, R. P. Razzoli, M.Zoppi PMAR Lab – Depto. De Mecánica y Maquinas de Diseño. Universidad de Génova, Italia G.S. Virk, "The CLAW AR project: developments in the oldest robotics thematic network", IEEE Robotics & Automation Magazine, Vol. 12, N.2, June 2005, pp.14 - 20 G.S. Virk, G. Muscato, A. Semerano, M. Armada and H.A. Warren, "The CLA WAR project on mobile robotic", Industrial Robot: An International Journal Vol.3 1, • N. 2, pp. 130-138,2004 C. Balaguer, G.Virk, M. Armada, "Robot Applications Against Gravity", IEEE Robotic and Application Magazine, March 2006, pp. 5- 6 Permanent magnetic system design for the wall-climbing robot. Desarrollado por W. Shen, J. Gu - Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de Dalhousie, Halifax, NS 2X$ Canadá B3J, J. Gu – Facultad de Ciencias e Ingeniería de Control, Universidad de Shandong, República Popular de China 250100, Y. Shen – Facultad de Ciencias, Universidad de Tres Gargantas, China Yichang, Hubei, 443002 New Technologies for Climbing Robots Adhesion to Surfaces. Desarrollado por Manuel F. J. Silva A. Tenreiro Machado - Departamento de Ingeniería Eléctrica, Instituto de Ingeniería de Oporto, Rua Dr. Antonio Bernardino de Almeida 4200-072 Porto, Portugal. City-Climber: Development of a Novel Wall-Climbing Robot. Desarrollo de un robot escalador de pared. Desarrollador por William Morris, Clase de 2008, Mayor: Ingeniería Mecánica. Mentor: Xiao Jizhong, Departamento de Ingeniería Eléctrica D. Santos, B. Hayneman, S. Kim, N. Esparza, M.R. Cutkosky, "GeckoInspired Climbing Behaviors on Vertical and Overhanging Surfaces", Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation ICRA 200S, Pasadena, April 200S M. P. Murphy and M. Sitti. Waalbot, "An agile small-scale wall climbing robot utiiizing dry elastomer adhesives", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 12(3), pp. 330-33S, 2007. K. Autumn and A. Peattie, "Mechanisms of adhesion in geckos", Integrative and Comparative Biology, 42(6), pp.lOS1-1090, 2002 K. Asano, S. Aonuma and F. Hatakeyama, "Fundamental Study of an Electrostatic Chuck for Silicon Wafer Handling", IEEE Trans. On Industrial Applications, Vol. 3S, No.3, May/June 2002 United States Patent. Patent No: US006565321B1. Vortex Attractor. Lewis Illingworth, Kensington, NH. (US); David Reinfeld, Englewood, NJ D. Longo, G. Muscato, "The Alicia3 climbing robot: a three-module robot for automatic wall inspection," IEEE Robotics & Automation Magazine, pp.42-50, 2006. J.C. Grieco, M. Prieto, M. Armada, P. Gonzales de Santos, "A SixLegged Climbing Robot for High Payloads", Proc. Of the 1998 IEEE Int. Conf. on Control Applications, Trieste, Italy, 1-4 Sep 1998, pp. 446-450. K.A. Daltorio, S. Garb, A. Peressadko, A. D. Harchler, R. E. Ritzmann, R.D. Quinn, "A Robot that Climbs Walls using Micro-structured Polymer Feet", Proceedings of the Sth International Conference on Climbing and Walking Robots CLAWAR 2005, London, Springer, Sep. 2005 Vortex atractor. United States Patent – Patent No: US6565321B1, May 20, 2003 – Inventors: Lewis Illingworth, Kensington, NH (US); David Reinfeld, Englewood, NJ (US). Device capable of adhering to a wall surface by suction and treating it. United States Patent – Patent No: US4,688,289, Inventor: Fukashi Urakami, 5-21-204 Konandai Japan Device capable of suction-adhering to a wall surface and moving therealong. United States Patent – Patent No: US5014803, Inventor: Fukashi Urakami, Maruyoshi Bldg., 608, 17-24 Konandai 4-chrome, konan-ku Yokohama, Japan Sucction cup vortex attractor. United States Patent – Patent No: US6881025, Inventors: Lewis Illingworth, Kensington, NH; David Reinfeld, Englewood, NJ Hydroblasting spray gun having an on/off safety switch system. United States Patent – Patent No: US5.582.349, Inventor: Thomas B. Boisture, Baytown, Tex Method and apparatus for sandblasting. United States Patent – Patent No: US2200587, Inventor: Leslie L Tirrell, Benton Harbor, Mich., Assignor to the Hydroblast Corporation, Chicago, Ill., a corporation of Illinois Method for cleaning surfaces with an abrading composition. United States Patent – Patent No: US5375378 , Inventor: James J. Rooney, 773302, Houston TX Design of a mobile robot for clean the external walls of oil tanks. Hernán Gonzalez Acuña, Rene Quintero, Ricardo Ortiz, Jairo Montes, Hernando Gonzalez Acevedo, Elkin Yesid Veslin. Universidad Autonoma de Bucaramanga – Universidad de Boyacá, Colombia Tutorial motores brushless http://www.motorbrushless.es/documentos/tutorial-motor-dc.pdf Piezas orugas http://www.lynxmotion.com/p-512-track-3-wide-x-21-links-23-single.aspx hydrotwiser surface cleaners - operation & maintenance manual. HP_HTANT_Manual. Apparatus and method for cleaning surfaces by removing and containing waste. United States Patent - Patent Number: 5.970.574, oct. 26, 1999 Inventor: Thomas B. 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