Desarrollo de plataforma robótica, controlada de forma remota que permita el apoyo a situaciones de rescate

En el marco histórico de la robótica, se ha presenciado una evolución significativa en los diferentes tipos de robots a lo largo del tiempo. Desde los primeros autómatas mecánicos en la antigüedad hasta los complejos robots contemporáneos, esta disciplina ha experimentado avances notables. Los prime...

Full description

Autores:
Espitia Escobar, Cristyan Ignacio
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/15021
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/15021
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
Robótica de desastres
Robots en operaciones de búsqueda y rescate
Incendios
Plataforma
Sistema de tracción
Rescate
Robots
Sistemas
Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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description En el marco histórico de la robótica, se ha presenciado una evolución significativa en los diferentes tipos de robots a lo largo del tiempo. Desde los primeros autómatas mecánicos en la antigüedad hasta los complejos robots contemporáneos, esta disciplina ha experimentado avances notables. Los primeros robots, como el autómata de Leonardo da Vinci en el siglo XV, eran máquinas mecánicas con funciones limitadas. Con el advenimiento de la era industrial, surgieron robots más especializados en tareas de manufactura, marcando un hito en la automatización de procesos. En la actualidad, los robots abarcan una amplia gama, desde los utilizados en entornos industriales y médicos hasta los diseñados para misiones espaciales o rescate. Esta diversidad refleja la continua adaptación y expansión de la robótica en respuesta a las necesidades cambiantes de la sociedad y la tecnología. En el contexto del desarrollo de tecnologías aplicadas a situaciones de emergencia, este proyecto se centra en el diseño y construcción de un robot bombero. Inspirado en un proyecto previo, se propone una plataforma robótica equipada con orugas para mejorar la movilidad en terrenos desafiantes, particularmente en incendios. La construcción del robot se aborda desde una perspectiva integral, considerando factores cruciales como la resistencia a altas temperaturas, esencial para operaciones en entornos de fuego. La optimización del sistema de orugas es una tarea clave, buscando minimizar vibraciones y mejorar la eficiencia de desplazamiento. Se sugiere la elección de orugas preexistentes, aun con costos adicionales, para garantizar su idoneidad en condiciones extremas. En el ámbito electrónico, se destaca la importancia de verificar el alcance de los dispositivos de control, proponiendo mejoras como cámaras con detección infrarroja para identificar focos de calor y personas en situaciones de humo denso. A medida que avanza la construcción, se evalúan resultados específicos, como el desempeño del sistema de orugas y la implementación del código de funcionamiento. La necesidad de continuar el proyecto se enfoca en el desarrollo de un brazo robótico capaz de manipular una manguera de bomberos. Este trabajo representa una contribución significativa al aprendizaje y formación en tecnologías mecatrónicas, proporcionando valiosas lecciones sobre diseño, construcción y consideraciones prácticas.
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de la Ley 23 de 1982. En concordancia suscribo (suscribimos) este documento en el momento mismo que hago (hacemos) entrega de mi (nuestra) OBRA a la Biblioteca “Jorge Roa Martínez” de la Universidad Tecnológica de Pereira. Manifiesto (manifestamos) que la OBRA objeto de la presente autorización es original y la realicé (realizamos) sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, mi (nuestra) OBRA es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARAGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la OBRA en cuestión, El (los) Autor(es), asumirá (n) toda la responsabilidad, y saldrá (n) en defensa de los derechos aquí autorizados. Para todos los efectos La Universidad actúa como un tercero de buena fe. Manifiesto (manifestamos) que soy (somos) conocedor (es) del alcance mundial de la publicación de mi (nuestra) obra en internet y específicamente en el Repositorio Institucional. Manifiesto (manifestamos) que mi (nuestra) OBRA no está limitada ni protegida por ningún acuerdo de confidencialidad, no es un secreto industrial, no es una invención patentable y no cuenta con ningún otro tipo de restricción para su publicación. Acepto (aceptamos) que la autorización se hace a título gratuito, por lo tanto, renuncio (renunciamos) a recibir pago alguno por su distribución, comunicación pública y cualquier otro uso que se haga en los términos de la presente licencia. Autorizo (autorizamos) a la Universidad Tecnológica de Pereira para incluir la presente OBRA en los índices y buscadores que la Universidad estime convenientes para su visibilidad. Acepto (aceptamos) que la Universidad Tecnológica de Pereira convierta el documento en cualquier medio o formato para su preservación digital. En constancia de lo anterior, autorizo (autorizamos) publicar mi (nuestra) OBRA bajo las Licencias Creative Commons 4.0 (cuyo texto se puede consultar en: http://creativecommons.org/licenses/): Se autoriza el uso comercial de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ Se autorizan modificaciones de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ “Los derechos de autor recaen sobre las obras científicas, literarias y artísticas en las cuales se comprenden las creaciones del espíritu en el campo científico, literario y artístico, cualquiera que sea el modo o forma de expresión y cualquiera que sea su destinación, tales como: los libros, folletos y otros escritos; las conferencias, alocuciones, sermones y otras obras de la misma naturaleza; las obras dramáticas o dramático-musicales; las obras coreográficas y las pantomimas; las composiciones musicales con letra o sin ella; las obras cinematográficas, a las cuales se asimilan las obras expresadas por procedimiento análogo a la cinematografía, inclusive los videogramas, las obras de dibujo, pintura, arquitectura, escultura, grabado, litografía; las obras fotográficas a las cuales se asimilan las expresas por procedimiento análogo o la fotografía; las obras de artes plásticas; las ilustraciones, mapas, planos, croquis y obras plásticas relativas a la geografía, a la topografía a la arquitectura o a las ciencias, en fin, toda producción del dominio científico, literario o artístico que puedan producirse o definirse por cualquier forma de impresión o de reproducción, por fonografía, radiotelefonía o cualquier otro medio conocido o por conocer”. (Artículo 2 de la ley 23 de 1982).https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessZapata Gordon, AdonaíEspitia Escobar, Cristyan Ignacio2024-02-28T16:45:23Z2024-02-28T16:45:23Z2023https://hdl.handle.net/11059/15021Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn el marco histórico de la robótica, se ha presenciado una evolución significativa en los diferentes tipos de robots a lo largo del tiempo. Desde los primeros autómatas mecánicos en la antigüedad hasta los complejos robots contemporáneos, esta disciplina ha experimentado avances notables. Los primeros robots, como el autómata de Leonardo da Vinci en el siglo XV, eran máquinas mecánicas con funciones limitadas. Con el advenimiento de la era industrial, surgieron robots más especializados en tareas de manufactura, marcando un hito en la automatización de procesos. En la actualidad, los robots abarcan una amplia gama, desde los utilizados en entornos industriales y médicos hasta los diseñados para misiones espaciales o rescate. Esta diversidad refleja la continua adaptación y expansión de la robótica en respuesta a las necesidades cambiantes de la sociedad y la tecnología. En el contexto del desarrollo de tecnologías aplicadas a situaciones de emergencia, este proyecto se centra en el diseño y construcción de un robot bombero. Inspirado en un proyecto previo, se propone una plataforma robótica equipada con orugas para mejorar la movilidad en terrenos desafiantes, particularmente en incendios. La construcción del robot se aborda desde una perspectiva integral, considerando factores cruciales como la resistencia a altas temperaturas, esencial para operaciones en entornos de fuego. La optimización del sistema de orugas es una tarea clave, buscando minimizar vibraciones y mejorar la eficiencia de desplazamiento. Se sugiere la elección de orugas preexistentes, aun con costos adicionales, para garantizar su idoneidad en condiciones extremas. En el ámbito electrónico, se destaca la importancia de verificar el alcance de los dispositivos de control, proponiendo mejoras como cámaras con detección infrarroja para identificar focos de calor y personas en situaciones de humo denso. A medida que avanza la construcción, se evalúan resultados específicos, como el desempeño del sistema de orugas y la implementación del código de funcionamiento. La necesidad de continuar el proyecto se enfoca en el desarrollo de un brazo robótico capaz de manipular una manguera de bomberos. Este trabajo representa una contribución significativa al aprendizaje y formación en tecnologías mecatrónicas, proporcionando valiosas lecciones sobre diseño, construcción y consideraciones prácticas.Within the historical framework of robotics, there has been a significant evolution in the various types of robots over time. From the early mechanical automatons in antiquity to the sophisticated contemporary robots, this field has witnessed notable advancements. The initial robots, such as Leonardo da Vinci's automaton in the 15th century, were mechanical machines with limited functions. With the onset of the industrial age, more specialized robots emerged for manufacturing tasks, marking a milestone in process automation. Today, robots span a wide spectrum, ranging from those used in industrial and medical settings to those designed for space missions or rescue operations. This diversity reflects the ongoing adaptation and expansion of robotics in response to the changing needs of society and technology. In the realm of developing technologies for emergency scenarios, this project specifically addresses the design and construction of a firefighting robot. Drawing inspiration from a previous project, a robotic platform equipped with tracks is proposed to enhance mobility in challenging terrains, particularly in firefighting scenarios. The construction of the robot is approached comprehensively, considering crucial factors such as resistance to high temperatures, essential for operations in fire-prone environments. Optimizing the track system is a pivotal task, aiming to minimize vibrations and improve travel efficiency. The choice of pre-existing tracks is suggested, even with additional costs, to ensure their suitability in extreme conditions. In the electronic domain, the importance of verifying the range of control devices is emphasized, proposing enhancements such as cameras with infrared detection to identify heat sources and individuals in dense smoke situations. As construction progresses, specific results are evaluated, including the performance of the track system and the implementation of the operating code. The need to continue the project is underscored, with a focus on developing a robotic arm capable of handling a firefighting hose. This work constitutes a significant contribution to learning and training in mechatronics, providing valuable insights into design, construction, and practical considerations.Resumen .............................................................................................................................. 4 Abstract ............................................................................................................................... 5 Índice de figuras .................................................................................................................. 8 1. Definición de la propuesta ............................................................................................ 10 1.3. Introducción ........................................................................................................... 10 1.4. Definición del problema ........................................................................................ 10 1.4.1. Planteamiento del problema ............................................................................ 10 1.4.2. Formulación .................................................................................................... 11 1.4.3. Sistematización ............................................................................................... 11 1.5. Justificación ........................................................................................................... 11 1.6. Objetivos ................................................................................................................ 12 1.6.1. Objetivo general .............................................................................................. 12 1.6.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 12 1.7. Delimitación ........................................................................................................... 12 2. Fundamentos de sistemas robóticos embebidos y aplicaciones. ................................... 14 2.1. Etimología de la palabra robot. .............................................................................. 14 2.1.1. Primeros robots desarrollados. ........................................................................ 14 2.1.2. Qué es un robot ............................................................................................... 15 2.2. Tipos de robots ....................................................................................................... 16 2.2.1. Robots industriales .......................................................................................... 16 2.2.2. Robots militares .............................................................................................. 18 2.2.3. Robots Médicos .............................................................................................. 20 2.2.4. Robots espaciales ............................................................................................ 22 2.2.5. Robots Aéreos ................................................................................................. 23 2.2.6. Robots Teleoperados ....................................................................................... 24 2.3. Sistemas mecánicos ............................................................................................... 25 2.3.1. Sistemas de locomoción .................................................................................. 25 2.3.2. Componentes mecánicos ................................................................................. 32 2.4. Sistemas eléctricos y electrónicos .......................................................................... 36 2.4.1. Sistemas de alimentación ................................................................................ 37 2.4.2. Sistemas de control ......................................................................................... 41 2.4.3. Placas para el control y procesamiento de datos ............................................. 43 2.5. Herramientas de diseño asistido por computador .................................................. 46 2.5.1. Herramientas de diseño mecánico .................................................................. 46 2.5.2. Herramientas de diseño electrónico ................................................................ 48 2.6. Métodos de manufactura ........................................................................................ 50 2.6.1. Mecanizado convencional ............................................................................... 51 2.6.2. Sistemas CNC ................................................................................................. 53 2.6.3. Manufactura aditiva ........................................................................................ 54 3. Diseño y estructuración de los sistemas mecánicos y electrónicos del robot. .............. 55 3.1. Antecedentes .......................................................................................................... 55 3.2. Diseño de la plataforma ......................................................................................... 58 3.3. Construcción Sistema Mecánico ............................................................................ 58 3.4. Sistema de control .................................................................................................. 70 4. Resultados ..................................................................................................................... 74 Conclusiones ..................................................................................................................... 79 Recomendaciones ............................................................................................................. 80 Referencias ........................................................................................................................ 81 Anexos .............................................................................................................................. 89PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a)107 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería MecatrónicaFacultad de TecnologíasPereira620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingenieríaRobótica de desastresRobots en operaciones de búsqueda y rescateIncendiosPlataformaSistema de tracciónRescateRobotsSistemasDesarrollo de plataforma robótica, controlada de forma remota que permita el apoyo a situaciones de rescateTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesismanosverdes, «manosverdes,» [En línea]. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de la Ley 23 de 1982. En concordancia suscribo (suscribimos) este documento en el momento mismo que hago (hacemos) entrega de mi (nuestra) OBRA a la Biblioteca “Jorge Roa Martínez” de la Universidad Tecnológica de Pereira. Manifiesto (manifestamos) que la OBRA objeto de la presente autorización es original y la realicé (realizamos) sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, mi (nuestra) OBRA es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARAGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la OBRA en cuestión, El (los) Autor(es), asumirá (n) toda la responsabilidad, y saldrá (n) en defensa de los derechos aquí autorizados. Para todos los efectos La Universidad actúa como un tercero de buena fe. Manifiesto (manifestamos) que soy (somos) conocedor (es) del alcance mundial de la publicación de mi (nuestra) obra en internet y específicamente en el Repositorio Institucional. Manifiesto (manifestamos) que mi (nuestra) OBRA no está limitada ni protegida por ningún acuerdo de confidencialidad, no es un secreto industrial, no es una invención patentable y no cuenta con ningún otro tipo de restricción para su publicación. Acepto (aceptamos) que la autorización se hace a título gratuito, por lo tanto, renuncio (renunciamos) a recibir pago alguno por su distribución, comunicación pública y cualquier otro uso que se haga en los términos de la presente licencia. Autorizo (autorizamos) a la Universidad Tecnológica de Pereira para incluir la presente OBRA en los índices y buscadores que la Universidad estime convenientes para su visibilidad. Acepto (aceptamos) que la Universidad Tecnológica de Pereira convierta el documento en cualquier medio o formato para su preservación digital. En constancia de lo anterior, autorizo (autorizamos) publicar mi (nuestra) OBRA bajo las Licencias Creative Commons 4.0 (cuyo texto se puede consultar en: http://creativecommons.org/licenses/): Se autoriza el uso comercial de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ Se autorizan modificaciones de mi (nuestra) OBRA: SI____ NO_____ “Los derechos de autor recaen sobre las obras científicas, literarias y artísticas en las cuales se comprenden las creaciones del espíritu en el campo científico, literario y artístico, cualquiera que sea el modo o forma de expresión y cualquiera que sea su destinación, tales como: los libros, folletos y otros escritos; las conferencias, alocuciones, sermones y otras obras de la misma naturaleza; las obras dramáticas o dramático-musicales; las obras coreográficas y las pantomimas; las composiciones musicales con letra o sin ella; las obras cinematográficas, a las cuales se asimilan las obras expresadas por procedimiento análogo a la cinematografía, inclusive los videogramas, las obras de dibujo, pintura, arquitectura, escultura, grabado, litografía; las obras fotográficas a las cuales se asimilan las expresas por procedimiento análogo o la fotografía; las obras de artes plásticas; las ilustraciones, mapas, planos, croquis y obras plásticas relativas a la geografía, a la topografía a la arquitectura o a las ciencias, en fin, toda producción del dominio científico, literario o artístico que puedan producirse o definirse por cualquier forma de impresión o de reproducción, por fonografía, radiotelefonía o cualquier otro medio conocido o por conocer”. (Artículo 2 de la ley 23 de 1982).open.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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