Optimizacionbrazo Roboticocon Pinza Fase V

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OPTIMIZACION PLATAFORMA ROBÓTICA DE EXPLORACIÓN CON BRAZO Y PINZA PARA VERIFICACIÓN DE OBJETOS SOSPECHOSOS

FASE V

CARLOS ANDRES CASTAÑO BUENO CARLOS ALBERTO MENOTTI FORERO

JOHN FREDY MUÑOZ MUÑOZ JAIRO ANDRES QUINTERO MERCHAN

EDWIN AMADO REYES

DIRECCIÓN NACIONAL DE ESCUELAS ESCUELA DE TELEMÁTICA Y ELECTRÓNICA

TÉCNICOS PROFESIONALES EN TELEMÁTICA Y ELECTRÓNICA BOGOTA D.C.

2013

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OPTIMIZACION PLATAFORMA ROBÓTICA DE EXPLORACIÓN CON

BRAZO Y PINZA PARA VERIFICACIÓN DE OBJETOS SOSPECHOSOS FASE V

CARLOS ANDRES CASTAÑO BUENO CARLOS ALBERTO MENOTTI FORERO

JOHN FREDY MUÑOZ MUÑOZ JAIRO ANDRES QUINTERO MERCHAN

EDWIN AMADO REYES

Trabajo de Grado como requisito para optar al Título de Técnico Profesional en Telemática

Asesor

JHON HENRY CAMACHO RODRIGUEZ Docente Escuela de Telemática y electrónica

POLICÍA NACIONAL DE COLOMBIA DIRECCION NACIONAL DE ESCUELAS

ESCUELA DE TELEMÁTICA Y ELECTRÓNICA TÉCNICOS PROFESIONALES EN TELEMÁTICA Y ELECTRÓNICA

BOGOTÁ D.C. 2013

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Nota de aceptación

__________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________

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Presidente Jurado

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Jurado

__________________________

Jurado

Bogotá D.C. Octubre de 2012

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En primer lugar este agradecimiento va dirigido primero a Dios por darme la vida y la sabiduría, a mi familia, esposa e hijo, por ser el motor de mi existencia, quienes con paciencia me esperaron durante el proceso de formación y me apoyaron de manera incondicional para no desfallecer ante la adversidad, convirtiéndose en mi fuente de inspiración para salir adelante en mi proyecto de vida.

IT. CARLOS ALBERTO MENOTTI FORERO

Agradezco a Dios quien es mi guía y fortaleza ante las calamidades y dificultades que se me han presentado, y permitiéndome llegar hasta aquí, igualmente agradezco a mi familia por apoyarme en diversas maneras, dándome aliento e infundiendo valores y principios desde mi niñez, para hacer de mí el hombre que soy ahora, Igualmente a mi institución que me ha permitido formarme de manera ejemplar para la comunidad.

“He sido un hombre afortunado; en la vida nada me ha sido fácil”. Sigmund Freud (1856-1939) Médico austriaco.

SI. JOHN FREDY MUÑOZ MUÑOZ

Es mi deseo, expresar mi agradecimiento a todas aquellas personas que de una u otra manera han contribuido en mi educación y también a quienes confiaron en mí y me dieron la oportunidad de empezar una formación que sin duda marcará el resto de mi vida. Seguramente no

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podría darles las gracias a todos en este pequeño escrito. Agradezco a Dios por darme la fortaleza para seguir adelante en este duro trasegar. Agradezco a mi familia: a mi madre Amparo Bueno, mi padre Rubén Castaño, mis hermanos y tíos, por su apoyo incondicional. A mis compañeros de clase que han fortalecido mi ánimo para seguir adelante y alcanzar mis metas. A todos los docentes que fortalecieron mi conocimiento a través de su enseñanza. A mis amigos, y a quienes no alcance a mencionar mil gracias por su apoyo. Dios los bendiga.

PT. CARLOS ANDRES CASTAÑO BUENO

Con la realización de este proyecto estaré terminando otra meta propuesta en mi trayectoria profesional, dando mis agradecimientos a Dios que me ha acompañado y me ha dado tanto. A mis padres Alirio Quintero y Rita Merchán, a mis hermanos Jorge, Orlando y Nathaly por su apoyo, animo, compañía en las diferentes etapas de mi vida. Quiero agradecer infinitamente a la vida por darme la oportunidad de tener a mi lado seres tan maravillosos como ustedes, y compartir con todos lo docentes y compañeros que aportaron sus mayores esfuerzos para la culminación de este proceso de formación.

JAIRO ANDRES QUINTERO MERCHAN

Le doy gracias a Dios por ayudarme en todo momento y ser ese motor

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que me empujo a seguir adelante sin duda no se apartó en ningún momento en este proceso de formación. De igual manera extiendo agradecimientos a todos y cada uno de mis familiares, pero en especial a mis padres que en todo momento fueron mis guías en este importante paso de mi vida, gracias a ellos y sus concejos valiosos que me brindaron pude sacar con gallardía este curso.

EDWIN AMADO REYES

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AGRADECIMIENTOS

El grupo de investigación y autores de este proyecto, se complacen en dar sus más profundos agradecimientos:

A Dios que nos dio la vida, y a cada uno de nuestros familiares que nos ayudaron a nuestra formación como personas de valores y principios de bien.

A la Policía Nacional de Colombia, que es la institución a la que con orgullo pertenecemos, y nos ha hecho servidores de nuestra patria.

A la Dirección Nacional de Escuelas, por haber permitido que policiales como nosotros podamos recibir una educación al interior de nuestra institución.

A la Escuela de Telemática y Electrónica, que año tras año capacita policiales como Técnicos Profesionales para suplir las necesidades que nos ofrece hoy en día la tecnología.

Al señor Teniente Coronel Julio Amado Rodríguez Rincón, como Director de La Escuela de Telemática y Electrónica, por su interés en que el personal bajo su mando reciba educación de excelente calidad que le permita al técnico egresado ser autosuficiente en las labores que desempeñe.

Al señor Capitán Jaime Hernán Rojas Parra, como director del Grupo de Investigación y docente en materias relacionadas al área de investigación, al igual por la orientación recibida para el desarrollo del proyecto y tesis.-

A todos nuestros docentes, por su interés en que sus educandos reciban el mejor aprendizaje en todas las áreas de la formación de un Técnico Profesional en Telemática y Electrónica.

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CONTENIDO

GLOSARIO ................................................................................................... 14 RESUMEN .................................................................................................... 15 ABSTRACT ................................................................................................... 16 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 17 1. TEMA ..................................................................................................... 19 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................... 20

2.1 ENUNCIADO DEL PROBLEMA..................................................................... 20 2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ................................................................. 20

3. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACION DE LA INVESTIGACION ................. 21 3.1 JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 21 3.2 DELIMITACIÓN ........................................................................................ 21

4. OBJETIVOS .............................................................................................. 22 4.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................... 22 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 22

5. MARCO DE REFERENCIA ....................................................................... 23 5.1 MARCO TEÓRICO ................................................................................... 23 5.2 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................ 24 5.3 MARCO HISTÓRICO ................................................................................. 47 5.4 MARCO LEGAL ....................................................................................... 66

6. DISEÑO METODOLOGICO ...................................................................... 72 6.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 72 6.2. METODOLOGÍA ...................................................................................... 73

7. POBLACIÓN Y MUESTRA ....................................................................... 74 8. DISEÑO INDICADORES DE GESTIÓN Y DE IMPACTO ......................... 80 9. ESQUEMA TEMÁTICO............................................................................. 86 CAPITULO 1 ................................................................................................. 88 CAPITULO 2 ............................................................................................... 110 CAPITULO 3 ............................................................................................... 129 10. RECURSOS .......................................................................................... 148 11. PRESUPUESTO ................................................................................... 150 CONCLUSIONES ....................................................................................... 152 RECOMENDACIONES ............................................................................... 153 BIBLIOGRAFIA .................................. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. ANEXOS ..................................................................................................... 160

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INDICE DE FIGURAS Figura 1. Escalabilidad de una red inalámbrica ............................................ 27 Figura 2. Diagrama red inalámbrica WAN..................................................... 29 Figura 3. Conexión de una cámara IP a internet y a una red de área local . 30 Figura 4. Router inalámbrico ......................................................................... 32 Figura 5. Servo motor industrial .................................................................... 35 Figura 6. Motor paso a paso ......................................................................... 36 Figura 7. Funcionamiento motores PaP ........................................................ 36 Figura 8. Funcionamiento motor paso a paso en secuencia paso simple ..... 39 Figura 9. Funcionamiento motor paso a paso en secuencia paso doble ...... 40 Figura 10. Funcionamiento motor paso a paso en secuencia medio paso ... 41 Figura 11. Diagrama de conexión de un motor PaP unipolar........................ 42 Figura 12. Rotor motor paso a paso ............................................................. 43 Figura 13. Estator 4 bobinas motor paso a paso ......................................... 43 Figura 14. Diagrama de conexión de un motor PaP bipolar.......................... 44 Figura 15. Robot humano ............................................................................. 48 Figura 16. Contenedor total de explosivos “NABCO” .................................... 49 Figura 17. Traje integral de protección ......................................................... 50 Figura 18. Equipo robot a control remoto ..................................................... 51 Figura 19. Escudo protector anti-esquirlas................................................... 52 Figura 20. Robot manipular o industrial ........................................................ 53 Figura 21. Robot para soldadura ................................................................. 55 Figura 22. Robot de ensamblaje .................................................................. 55 Figura 23. Robot para empaque ................................................................... 56 Figura 24. VALI I Vehículo Móvil Antiexplosivo “Colombiano” ...................... 57 Figura 25. VALI II Vehículo Móvil Antiexplosivo ............................................ 57 Figura 26. Arcadio, robot antiexplosivo Colombiano ..................................... 58 Figura 27. Plataforma robótica fase I ............................................................ 59 Figura 28. Plataforma robótica fase II ........................................................... 60 Figura 29. Plataforma robótica fase III .......................................................... 61 Figura 30. Adaptación brazo robótico a la plataforma robótica fase III ........ 63 Figura 31. Pruebas de funcionamiento cañón disruptor plataforma robótica

fase III..................................................................................................... 65 Figura 32. Proyección de la encuesta encuestafácil.com ............................. 74 Figura 33. Socialización de la encuesta ........................................................ 87 Figura 34. Robots manipuladores ................................................................. 88 Figura 35. Brazo robot .................................................................................. 89 Figura 36. Silla de ruedas robotizada ........................................................... 90 Figura 37. RiotBotRob .................................................................................. 93

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Figura 38. Robot de intervención .................................................................. 95 Figura 39. G-WAM ........................................................................................ 96 Figura 40. G-BALL ........................................................................................ 98 Figura 41. G-MOD ........................................................................................ 99 Figura 42. Brazo Kinova Jaco ..................................................................... 100 Figura 43. Unam ......................................................................................... 102 Figura 44. Sandia Robotic Hand ................................................................. 104 Figura 45. Warrior ....................................................................................... 105 Figura 46. Packbot ...................................................................................... 107 Figura 47. Robot Talon ............................................................................... 108 Figura 48. Robot Aunav .............................................................................. 109 Figura 49. Cámara IP TL-SC3171 ................... ¡Error! Marcador no definido. Figura 50. Cámara IP TL-SC3171 Cámara utilizada en el brazo robótico.

.................................................................. ¡Error! Marcador no definido. Figura 51. Funcionamiento de una red WAP ... ¡Error! Marcador no definido. Figura 52. Router de alta potencia tp-link doble............... ¡Error! Marcador no

definido. Figura 53. Antena Wifi Internet Rompe Muros | Clase N | 150 Mbps .... ¡Error!

Marcador no definido. Figura 54. Arduino Duemilanove atmega 328 .. ¡Error! Marcador no definido. Figura 55. Materiales estudiados para la realización del brazo robótico.

.................................................................. ¡Error! Marcador no definido. Figura 56. Acetal. Material utilizado en el brazo robótico . ¡Error! Marcador no

definido. Figura 57. Distribución del bobinado de un motor bipolar y Secuencia de

pulsos para un motor bipolar. .................... ¡Error! Marcador no definido. Figura 58. Manejo de bobinas .......................... ¡Error! Marcador no definido. Figura 59. Motor Paso a Paso ......................... ¡Error! Marcador no definido. Figura 60. Diseño propuesto del brazo robótico .............. ¡Error! Marcador no

definido. Figura 61. Nombre de las partes del brazo. ..... ¡Error! Marcador no definido. Figura 62. Angulo de articulación y dirección del movimiento................ ¡Error!

Marcador no definido. Figura 63. Ángulos de rotación para una articulación ...... ¡Error! Marcador no

definido. Figura 64. Articulaciones del brazo robótico .... ¡Error! Marcador no definido. Figura 65. Diseño de en simulación de las piezas de la base................ ¡Error!

Marcador no definido. Figura 66. Movimiento de rotación del hombro ............... ¡Error! Marcador no

definido.

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Figura 67. Diseño del hombro y codo. ............. ¡Error! Marcador no definido. Figura 68. Ejemplo tecnología tecnología (Thru-hole Vías o Full Stack vías)

.................................................................. ¡Error! Marcador no definido. Figura 69. Diseño tarjeta de control brazo robótico ........ ¡Error! Marcador no

definido. Figura 70. Máquina de frezado ........................ ¡Error! Marcador no definido. Figura 71 .Brazo robótico industria .................. ¡Error! Marcador no definido. Figura 72. Engranaje tipo planetario ............... ¡Error! Marcador no definido. Figura 73. Ubicación y función de los engranajes. ........... ¡Error! Marcador no

definido. Figura 74. Ensamble del prototipo ................... ¡Error! Marcador no definido. Figura 75. Vista general del prototipo .............. ¡Error! Marcador no definido.

INDICE DE TABLAS Tabla 1. Indicador valores de control motor servo ........................................ 34 Tabla 2. Indicador funcionamiento motor paso a paso ................................. 37 Tabla 3. Secuencia paso simple motor paso a paso ..................................... 38 Tabla 4. Secuencia paso doble motor paso a paso ...................................... 39 Tabla 5. Secuencia medio paso motor paso a paso ..................................... 40 Tabla 6. Modos de articulación de un brazo ................................................. 54 Tabla 7. Características técnicas cuerpo plataforma robótica fase III ........... 61 Tabla 8. Características técnicas cámara IP plataforma robótica fase III ..... 62 Tabla 9. Características técnicas del router plataforma robótica fase III ....... 62 Tabla 10. Características técnicas de motores plataforma robótica fase III .. 63 Tabla 11. Características técnicas cañón disruptor plataforma fase III ........ 65 Tabla 12. Bandas de frecuencias para aparatos tranreceptores................... 70 Tabla 13. Estadística policías lesionados por artefactos explosivos últimos

tres años................................................................................................. 84 Tabla 14. Estadística policías fallecidos por artefactos explosivos últimos tres

años........................................................................................................ 85 Tabla 15. Características de la cámara............ ¡Error! Marcador no definido. Tabla 16. Características técnicas del router rompe muro 3 bumen ...... ¡Error!

Marcador no definido. Tabla 17. Características dispositivos de red... ¡Error! Marcador no definido. Tabla 18. Características en (mm) ................... ¡Error! Marcador no definido. Tabla 19. Espesor del acetal............................ ¡Error! Marcador no definido. Tabla 20. Propiedades ..................................... ¡Error! Marcador no definido.

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INDICE DE GRAFICAS Gráfica 1. Tabulación general de la encuesta ............................................... 75 Gráfica 2. Proyección preguntas y respuestas de la encuesta ..................... 75 Gráfica 3. Tabulación pregunta No 1 de la encuesta .................................... 76 Gráfica 4. Tabulación pregunta No 2 de la encuesta .................................... 77 Gráfica 5. Tabulación pregunta No 3 de la encuesta. ................................... 77 Gráfica 6. Tabulación pregunta No 4 de la encuesta .................................... 78 Gráfica 7. Tabulación pregunta No 5 de la encuesta .................................... 79 Gráfica 8. Estadística general policías afectados por artefactos explosivos . 82 Gráfica 9. Estadística gastos económicos por pérdida de uniformados ........ 83 Gráfica 10. Fases del proyecto ..................................................................... 86 Gráfica 11. Análisis económico en la adquisición de robot antiexplosivo ... 151

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INDICE DE ANEXOS

Anexo 1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DE DISEÑO DEL PROTOTIPO ....................................... 160

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GLOSARIO

Acetal: Tienen las propiedades características de los polímeros de alto peso molecular parcialmente cristalinos. Los ejemplares típicos son cristalinos en casi un 75%, con un punto de fusión de 180° C., La absorción de humedad es insignificante y son estos polímeros insolubles en todos los disolventes comunes a temperatura ambiente. Pueden procesarse por las técnicas convencionales de moldeo y extrusión. 1 Autómata: Aparato que contiene los mecanismos necesarios para ejecutar ciertos movimientos o tareas similares a las que realiza una persona.2

Cinemática: Término utilizado en robótica para referirse a las acciones llevadas a cabo por un manipulador y que supone la unión física entre los mandos accionados por el operador y el elemento que efectúa la acción.3

Circuito impreso: Circuito constituido por una placa aislante, en una o en sus dos caras, de conductores planos metalizados cuyo objeto es asegurar las conexiones eléctricas entre el conjunto de los componentes electrónicos dispuestos en su superficie.4 Electromecánico, ca adj. fís. [Dispositivo o aparato] mecánico accionado o controlado mediante corrientes eléctricas.5 Grado de libertad: Concepto que describe las direcciones en que puede moverse el brazo de un robot. En general, a más articulaciones, más grados de libertad. 6 Inalámbrico, ca, adj. [Sistema de comunicación] eléctrica sin alambres conductores.7 Meca trónica: Es la combinación del diseño y fabricación de sistemas mecánicos, electrónicos y computacionales con el propósito de crear productos o sistemas de producción inteligentes.8 Watt: m. electr. Nombre del vatio en la nomenclatura internacional.9

1 (FRED W. BILLMEYER, 2004) 2 (CENTRO DE TEGNLOLOGIA Y DOCENCIA /UNIVERCIDAD DE CONCEPCION, 2008) 3 Ibíd. 4 (DIAZ CARLOS, 2009) 5 Ibíd. 6 Ibíd. 7 Ibíd. 8 (RODRIGUEZ ARMANDO, 2009) 9 (DICCIONARIO ESPAÑOL WORDREFERENCE.COM, 2012)

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RESUMEN

Para la Policía Nacional de Colombia, el brazo robótico tiene un alto grado de importancia, ya que permite minimizar los riesgos a que están expuestos los policías en sus labores diarias cuando intentan desactivar cargas explosivas poniendo en riesgo sus vidas. El brazo robótico se encuentra en desarrollo, en la que se le adaptará un sistema de orugas, que permite una mayor movilidad y adaptabilidad a cualquier terreno, el sistema de orugas depende de cuatro motores que son alimentados por una batería de 12 voltios mediante un módulo de control que da las órdenes para los diferentes movimientos y desplazamientos, los motores están anclados a un soporte en aluminio, que sirve de chasis y a la vez es la caja para la instalación de otros dispositivos. La innovación más importante es la adaptación de un Router inalámbrico que mejora la cobertura de la plataforma; al igual que la cámara IP inalámbrica que permite obtener imágenes en tiempo real de las actividades realizadas, además de esto se incorpora un sistema de pinza que permite manipular objetos y cortar cable. El uso de la herramienta se enfoca a los Técnicos Antiexplosivos de la institución, teniendo en cuenta que son quienes conocen la manera en que deben ser manipulados dichos artefactos o materiales que revisten peligro; sobre lo anterior este dispositivo contribuye a la prevención y a minimizar el riesgo de las vidas. De igual manera ésta herramienta cumple la función de realizar reconocimientos a distancia sin tener que exponerse la integridad humana, ello permite que se tenga una clara perspectiva sobre un escenario sin tener que estar el operario a una distancia prudencial.. Por otra parte, se minimizan los costos que la institución tiene que invertir al momento de adquirir un equipo de estos, que permita realizar dichos trabajos, ya que tienen un valor significativo de varios cientos de millones del presupuesto nacional para las Fuerzas Armadas. Palabras claves: Plataforma, Robótica, Explosivos, Inalámbrico, Policía, Antiexplosivos, electromecánico.

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ABSTRACT

For the National Police of Colombia, the robotic arm has a high degree of importance, because it minimizes the risks they are exposed to in their daily activities when they try to deactivate explosives they put in risk their lives. The robotic arm is under development, which will adapt a track system, which allows for greater mobility and adaptability to any piece of land, the crawler system depends on four motors are powered by a 12 volt battery through a module control gives orders to the different movements and displacements, the engines are attached to an aluminum support, which serves as a time frame is the box to install other devices.

The most important innovation is the adaptation of a wireless router that improves coverage of the platform as wireless IP camera produces images in real time activities, besides that incorporates a clamp to manipulate objects and cut cable.

The use of these tools to focus Bomb Technicians institution, taking into account those who are familiar with the method in which such devices must be manipulated or lining materials danger on the above, this contributes to prevention device and to minimize the risk of lives. Similarly, this tool serves to perform remote reconnaissance without exposing human integrity; it allows you to have a clear perspective on stage without having to be the operator at a safe distance.

Moreover, it is minimizing costs that the institution has to invest when purchasing such equipment, which will provide for these works, as they have a significant value of several hundred million from the national budget to the military. Keywords: Platform, Robotics, Explosives, Wireless, Police, Bomb

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INTRODUCCIÓN Con el continuo desarrollo y crecimiento de la tecnología en los últimos años y en especial la rama de la robótica, la cual se encarga de estudiar la fabricación, diseño y fortalecimiento de máquinas capaces de desarrollar actividades con características específicas de permanencia, de claridad, de exactitud, de fidelidad e incluso peligrosas para el ser humano, es indispensable entrar a cuestionarse que tan importante ha llegado a ser este campo que converge de la mecánica y la electrónica, una ayuda indispensable para la humanidad, la cual debe dirigirse con responsabilidad, ética y profesionalismo.

Actualmente la robótica brinda soluciones a diferentes problemas, ya que por sus múltiples aplicaciones han llegado a introducirse en casi todas las actividades, tareas y áreas de la sociedad como las industriales, medicina, domesticas, espaciales, militares y de seguridad, de tipo terrestre, aéreo o acuático. De igual forma se puede afirmar que por medio de la robótica se crean sistemas complejos que pueden ser totalmente autónomos o también semiautomáticos, que reciben señales de una unidad central manipulada por un usuario que le da órdenes y recibe respuestas, gracias a una estructura que contiene una unidad de procesamiento, al igual que una entrada y salida dependiendo de la tarea a desarrollar, con unos tiempos de respuesta mejorados para no opacar sus resultados y su efectividad al desarrollo de una actividad, lograda por la interacción con más dispositivos como procesadores, integrados, software, sensores, motores, cámaras que faciliten y aseguren su trabajo, respuesta, versatilidad, mayor potencia, funcionalidad y su fácil manipulación. Este desarrollo de tecnologías busca que los dispositivos logren realizar actividades muy complejas, más rápidas, confiables e incluso sustituyan al hombre en situaciones de peligro para su integridad.

Teniendo en cuenta lo anterior y que en la actualidad existe en el Área de investigación una plataforma Robótica con dos fases de mejoramiento, se ha querido realizar el brazo robótico, sobre una base movible mecánica, con video y computarizados que tengan más aplicabilidad y apoyo a las diferentes actividades que asiste la Policía Nacional de Colombia. Por lo cual se realiza el diseño de la estructura del brazo robótico sobre una base movible como un sistema de alimentación de energía, capaz de suplir las exigencias de operación y durabilidad para el servicio policial, la

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ubicación de una video cámara y torque, la ubicación inalámbrico que ofrezca de software para mejorar su desplazamiento, adaptación de un sistema tipo oruga repotenciado en velocidad, tracción y torque que facilite su transporte por diferentes terrenos, y la adaptación de un brazo electromecánico que sea capaz de mover objetos; todos estos dispositivos deben interactuar mediante un sistema de programación para operar sus mecanismos y un software que integre las interfaces de control eléctrico y de video para mayor comodidad del operador.

Definido el objetivo a desarrollar, se procede a identificar y determinar los mejores elementos, materiales y equipos a utilizar en el ensamble del brazo robótico; una vez realizadas las pruebas de verificación de cada una de las partes de alimentación, comunicación, control y potencia se procede a su ensamble total y realización de las pruebas de campo corrigiéndose posibles errores para proveer una herramienta que con seguridad desean tener muchos grupos operativos y unidades policiales.

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1. TEMA

OPTIMIZACION PLATAFORMA ROBÓTICA DE EXPLORACIÓN CON BRAZO Y PINZA PARA VERIFICACIÓN DE OBJETOS SOSPECHOSOS

FASE V

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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1 Enunciado del problema La Dirección Nacional de Escuelas a través de la Escuela de Telemática y Electrónica, en cumplimiento de las Políticas establecidas por el Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología, plasmadas en el lineamiento de política 5 “Desarrollo científico y tecnológico policial” y al Sistema Educativo Policial, en el marco de la Modernización Tecnológica de los procesos metodológicos y académicos de las Escuelas de formación y especialización de la Policía Nacional, con el propósito de disminuir la estadística de accidentalidad y mortalidad, que por razones de manipulación de elementos sospechosos, que en su interior se desconoce su composición y que podría llevar artefactos explosivos perjudiciales para la humanidad, se busca con este brazo robótico en primera instancia reemplace al técnico antiexplosivos y tenga un contacto directo con el objeto sospechoso y pueda ser analizado.

En Colombia existen pocas tecnologías que permitan la exploración remota, el transporte y verificación de un elemento sospechoso de ser cualquier tipo de explosivo, exponiendo así la vida de la comunidad en general, como la de los miembros de la fuerza pública. El cual resulta una invención muy importante para el grupo antiexplosivo comparando los costos con la integridad y vida de una persona, ya que en el mercado oscila entre uno 180.000.000 millones de pesos a diferencia con los 12.000.000 millones de pesos aproximados y con un mantenimiento mensual de 100.000 pesos aproximadamente que saldría el proyecto.-

2.2 Formulación del problema La Policía Nacional a medida que pasa el tiempo implementa estrategias para mejorar el servicio ante la sociedad. Dentro de estas se destacan las que son inherentes al ámbito tecnológico, y para ello se ha visto en la necesidad de adquirir dispositivos autónomos para operaciones en campos de alto riesgo, especialmente en el grupo de antiexplosivos.

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3. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACION DE LA INVESTIGACION

3.1 Justificación Colombia lleva un conflicto armado hace más de unos 50 años, desde el inicio los diferentes grupos armados al margen de la ley, carteles de la droga y hoy en día las bandas crimínales; grupos que para lograr sus objetivos se han valido del terrorismo por medio de artefactos explosivos, generando una mala imagen del país nivel internacional, por sus tantos sucesos en los que ha dejado gran cantidad de víctimas inocentes, así como del personal uniformado de la fuerza pública. Así al diseñar un prototipo de brazo robótico que pueda ser utilizado en espacios donde exista una presunta amenaza, explorando entornos planos peligrosos para los seres humanos. Apoyo que facilitará la labor de los grupos antiexplosivos encargados de realizar las verificaciones de artefactos, e igual forma evitará poner en riesgo al personal policial que realiza dicha operación, disminuyendo el riesgo que implica este tipo de procedimientos.

3.2 Delimitación La plataforma y los diferentes accesorios que se le puedan adicionar son un prototipo que sirve como avance a futuras investigaciones y mejoras de la misma.

El tamaño de la plataforma robótica fase IV limita el tamaño el alcance del brazo robótico fase V ya que su estructura debe ser proporcional, misma manera elevando costos ya que se necesita un material especial para su buena funcionalidad, por cuestiones de peso evitando levantar objetos superiores que desestabilicen el cuerpo electromecánico asó como por descarga en el encendido y el desplazamiento, requiriendo de una mejor durabilidad de la carga de baterías. La plataforma robótica fase IV cuenta con una tarjeta de dos puente H que es solo para el cañón disruptor y se necesitó diseñar una tarjeta con cuatro puente H para un total de seis PUENTE H, para permitir integrar el movimiento de los dos accesorios.

La cobertura de red inalámbrica puede reducirse, debido a la interferencia que producen las placas del brazo en la radiación de la señal por las antenas del router.

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4. OBJETIVOS

4.1 Objetivo general Diseñar prototipo de brazo robótico multipropósito sobre la plataforma móvil fase IV, capaz de verificar y transportar elementos, mejorando la funcionalidad del dispositivo para el año 2013, desarrollado por la Escuela de Telemática y Electrónica.

4.2 Objetivos específicos Comparar tipos de robots anti-explosivos a nivel mundial, implementados por diferentes fuerzas militares. Realizar estudio de los componentes físicos, de comunicación electromecánica que optimicen el buen funcionamiento del dispositivo. Diseñar las piezas en un software de simulación; sistema de control ensamble y adaptación del brazo con pinza a la plataforma móvil existente con sus respectivas pruebas de campo.

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5. MARCO DE REFERENCIA

5.1 Marco Teórico

La tecnología tiene varias ramas, entre ellas, la electrónica, la mecánica y la informática, cuya unión forma el concepto de meca trónica. Esta nueva disciplina se ha convertido en un área de interés en universidades y centros de investigación en el mundo. E l término mechatronics se originó en Japón hace más o menos 15 años como una palabra compuesta de palabras: mecánica y electrónica. Su origen se remonta a la integración entre el Diseño Asistido por Computadora (CAM, por sus siglas en inglés). Más recientemente se han integrado conceptos de Integración computacional e Inteligencia Artificial. Dentro de los desarrollos interesantes de la mecatrónica está el brazo Airic´s_arm, una combinación de mecatrónica y biónica que pone de manifiesto nuevas posibilidades de futuros movimientos automatizados. Airic´s_arm es un brazo robótico dotado de huesos y músculos artificiales.10 Es por eso que el prototipo de plataforma robótica es de mucha utilidad y prevención en pérdidas humanas en la Policía Nacional de Colombia, demostrando un alto nivel académico en la rama de las tecnologías, siendo así una escuela de alta competitividad y pionera ante las demás instituciones educativas siendo un ejemplo en el desarrollo, e innovación tecnológica. Este tipo de robots utilizados para desactivar objetos explosivos son apropiados para reemplazar a hombres que días tras día exponen su vida, ya que se puede manejar a distancia vía IP. Es importante destacar que la robótica es indispensable ya que con ella se adecuan y perfeccionan los inventos ya conocidos en beneficio de la humanidad, logrando un mejor nivel de vida, como es el caso del brazo robótico con pinza sobre una plataforma móvil, que cuenta con ciertos grados de libertad que podrá explorar y mover objetos a un lugar seguro con posible carga de explosivos.

10 (RODRIGUEZ ARMANDO, 2009)

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5.2 Marco Conceptual Robótica La robótica es la ciencia encaminada a diseñar y construir aparatos y sistemas capaces de realizar tareas propias de un ser humano. En término general, la palabra 'robótica' cubre muchos conceptos diferentes, pero todos giran en torno a la misma idea. Robots Físicos Un robot físico es una herramienta utilizada para sustituir al hombre en las actividades como trabajos que requieren gran cantidad de fuerza. Estos pueden ser clasificados como. Robótica Industrial Es la parte de la ingeniería que se dedica a la construcción de máquinas capaces de realizar tareas mecánicas y repetitivas de una manera muy eficiente y con costes reducidos. Robótica de Servicio: Es la parte de la ingeniería que se centra en el diseño y construcción de máquinas capaces de proporcionar servicios directamente a los miembros que forman sociedad. Robótica Inteligente: Son robots capaces de desarrollar tareas que, desarrolladas en un ser humano, requieren el uso de su capacidad de razonamiento. Robótica Humanoide: Es la parte de la ingeniería que se dedica al desarrollo de sistemas robotizados para imitar determinadas peculiaridades del ser humano.

Robots Software

Son dispositivos manipulados a través de software, para la ejecución de tareas que pueden ser vistas a través de otros dispositivos.

Robótica de Exploración: Es la parte de la ingeniería del Software que se encarga de desarrollar programas capaces de explorar documentos en busca de determinados contenidos. Con la aparición del concepto 'robot' a principios de siglo XX, se dio el pistoletazo de salida para el desarrollo de sistemas cada vez más autónomos.11

11 (ROBOTICSPOT.COM, 2011)

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La autonomía de un robot móvil se basa en el sistema de navegación automática. En estos sistemas se incluyen tareas de planificación, percepción y control. En los robots móviles, el problema de la planificación, en el caso más general puede descomponerse en planificación global de la misión, de la ruta, de la trayectoria y, finalmente, evitar obstáculos no esperados. En un robot de interiores, la misión podría consistir en determinar a qué habitación hay que desplazarse, mientras que la ruta establecería el camino desde la posición inicial a una posición en la habitación, definiendo puntos intermedios de paso. En los robots teleoperados las tareas de percepción del entono, planificación y manipulación compleja son realizadas por humanos. Es decir la operador actúa en tiempo real cerrando un bucle de control de alto nivel. Los sistemas evolucionados suministran al operador realimentación sensorial del entorno (imágenes, fuerzas, distancias).12 Un robot autónomo es un dispositivo robótico capaz de operar por sí mismo; siendo su uso más frecuente en la robótica de servicio, donde un robot es interesante y completamente autónomo como por ejemplo en entornos hostiles tales como: Conflictos bélicos, Exploración espacial, Exploración submarina y Rescate en catástrofes.

La robótica de servicio combinada con la robótica inteligente permitirá en un futuro por ejemplo tener conductores autónomos para los coches, entre otras cosas, lo cual dependerá de la financiación que las instituciones y mecenas sitúen en los diferentes proyectos de investigación que se desarrollan en el mundo.13

Brazo robótico

La estructura típica de un manipulador consiste en un brazo compuesto por elementos con articulaciones entre ellos. En el último en lace se coloca un órgano terminal o efector final tal como una pinza o un dispositivo especial para realizar operaciones.14

12 (OLLERO BARTURONE, 2006) 13 (ROBOTICSPOT.COM, 2011) 14 Ibíd.

26 |

Red Inalámbrica

La red inalámbrica es una red en la que dos o más terminales (por ejemplo, ordenadores portátiles, agendas electrónicas, etc.) se pueden comunicar sin la necesidad de una conexión por cable.15 Con las redes inalámbricas, un usuario puede mantenerse conectado cuando se desplaza dentro de una determinada área geográfica. De allí el termino de movilidad cuando se habla de red inalámbrica. Las redes inalámbricas se basan en un enlace que utiliza ondas electromagnéticas (radio e infrarrojo) en lugar de cableado estándar. Hay muchas tecnologías diferentes que se diferencian por la frecuencia de transmisión que utilizan, y el alcance y la velocidad de sus transmisiones.16 Red inalámbrica unificada Asequible. Puesto que elimina o reduce los gastos de cableado, una red inalámbrica es menos costosa en su instalación, operación y ampliación, que una red cableada.

Acceso conveniente. Obtenga acceso a los recursos de la red desde cualquier ubicación dentro de la zona de cobertura inalámbrica, como por ejemplo: una sala de conferencias o desde cualquier punto activo inalámbrico.

Segura. Las mejoras continuas en las normas y los protocolos han dado a la red inalámbrica la misma seguridad que las redes cableadas, en numerosos casos. Una red inalámbrica ofrece funciones de seguridad robustas como el cifrado de datos, para proteger la información que se desplaza por la red; autenticación de usuarios, que identifica los ordenadores que están intentando acceder a la red; y acceso seguro para las visitas y los usuarios temporales.17

15 (CRUZ, MUÑOZ, PINEDA, ROJAS, & SUAREZ, 2011) 16 Ibíd. 17 (CISCO SYSTEMS, 2011)

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Tipos de Red Inalámbrica y Escalabilidad Las redes son a menudo clasificadas como red de área local (LAN), red de área amplia (WAN), redes de área metropolitana (MAN), red de área personal (PAN), red privada virtual (VPN), la red de área de campus (CAN), red de área de almacenamiento (SAN), y otros, dependiendo de su escala, alcance y propósito.18

Las LAN suelen estar diseñados para uso interno de los sistemas de una organización y los empleados en los distintos lugares físicos, tales como un edificio, mientras que las WAN pueden conectar las partes físicamente separadas de una organización y puede incluir conexiones a terceros.

Fuente: http://wifiw.com/clave/red-de-area-personal-pan#ixzz24VZpWMiE Red LAN “El término LAN (Local Área Network) alude a una red a veces llamada subred-instalada en una misma sala, oficina o edificio. Los nodos o puntos finales de una LAN se conectan a una topología de red compartida utilizando un protocolo determinado. Con la autorización adecuada, se puede acceder a los dispositivos de la LAN, esto es, estaciones de trabajo, impresoras, etc., desde cualquier otro dispositivo de la misma. Las aplicaciones software desarrolladas para las LAN (mensajería electrónica, procesamiento de texto, hojas electrónicas, etc.) también permiten ser compartidas por los usuarios”.19 Red MAN 18 (WIFI WORLD, 2010) 19 (DOMINIO PÚBLICO COMUNICACIÓN, 2012)

Figura 1. Escalabilidad de una red inalámbrica

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Son una versión mayor de la LAN y utilizan una tecnología muy similar. Actualmente esta clasificación ha caído en desuso, normalmente sólo distinguiremos entre redes LAN y WAN”.20

Las redes de área metropolitana, comprenden una ubicación geográfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 Kmts. Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos. Características Principales de Red MAN Son redes que se extienden sobre áreas geográficas de tipo urbano, como una ciudad, aunque en la práctica dichas redes pueden abarcar un área de varias ciudades. Son implementadas por los proveedores de servicio de Internet, que son normalmente los proveedores del servicio telefónico. Las MAN normalmente están basadas en estándares SONET/SDH o WDM, que son estándares de transporte por fibra óptica.

Estos estándares soportan tasas de transferencia de varios gigabits (hasta decenas de gigabits) y ofrecen la capacidad de soportar diferentes protocolos de capa 2. Es decir, pueden soportar tráfico ATM, Ethernet, Token Ring, FrameRelay o lo que se te ocurra. Son redes de alto rendimiento. Son utilizadas por los proveedores de servicio precisamente por soportar todas las tecnologías que se mencionan. Es normal que en una MAN un proveedor de servicios monte su red telefónica, su red de datos y los otros servicios que ofrezca.21

20 (MARÍA BELISARIO, 2008) 21 (GRUPO INTERCOM, 1995)

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Red WAN Una red de área ancha o WAN (Wide Area Network) es una colección de LAN interconectadas. Las WAN pueden extenderse a ciudades, estados, países o continentes. Las redes que comprenden una WAN utilizan encaminadores (routers) para dirigir sus paquetes al destino apropiado. Los encaminadores son dispositivos hardware que enlazan diferentes redes para proporcionar el camino más eficiente para la transmisión de datos. Estos encaminadores están conectados por líneas de datos de alta velocidad, generalmente, líneas telefónicas de larga distancia, de manera que los datos se envían junto a las transmisiones telefónicas regulares.22

Fuente: http://dominiopublico.com/intranets/lan_wan.php Cámara IP Es un dispositivo de red diseñadas especialmente para enviar las señales (video, y en algunos casos audio) a través de Internet desde un explorador (por ejemplo el Internet Explorer) o a través de concentrador (un HUB o un SWITCH) en una Red Local (LAN). Es un dispositivo de red diseñadas especialmente para enviar las señales (video, y en algunos casos audio) a través de Internet desde un explorador (por ejemplo el Internet Explorer) o a través de concentrador (un HUB o un SWITCH) en una Red Local (LAN).

En las cámaras IP pueden integrarse aplicaciones como detección de presencia, grabación de imágenes o secuencias en equipos informáticos tanto en una red local (LAN) o en una red externa (WAN), de manera que se

22 (DOMINIO PÚBLICO COMUNICACIÓN, 2012)

Figura 2. Diagrama red inalámbrica WAN

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pueda comprobar por qué ha saltado la detección de presencia y se graben imágenes de lo sucedido.

Una cámara IP debe ser escogida de acuerdo a nuestras necesidades, siendo accesible a mecanismos de red al momento de operarla; sería adecuado ilustrar que es una cámara IP de red.23

Cómo se conecta una cámara IP a Internet y a una red local (LAN)?

Fuente: http://valetron.eresmas.net/CamarasIP.htm

Funcionamiento Básicamente una cámara IP se compone de:

La " cámara " de video tradicional (lentes, sensores, procesador digital de imagen, etc)

Un sistema de compresión de imagen (para poder comprimir las imágenes captadas por la cámara a formatos adecuados como MPEG4

Un sistema de procesamiento (CPU, FLASH, DRAM y un módulo Wireless ETHERNET/WIFI). Este sistema de procesamiento se encarga de la gestión de las imágenes, es decir, del envío al modem. Ventajas Las cámaras IP se utilizan mucho en entornos de vigilancia:

23 (J. VALERIANO A.J, 2006)

Figura 3. Conexión de una cámara IP a internet y a una red de área local

31 |

En el hogar: para poder " vigilar " tu casa, negocio, empresa, a personas mayores, a niños o bebes, y hacerlo desde tu trabajo, desde tu lugar de vacaciones, desde cualquier lugar con una conexión Internet.

En el trabajo: puede utilizarse para controlar puntos de tu comercio a los que tu vista no alcanza y no quieres dejar sin vigilancia o para ver lo que ocurre en tu cadena de tiendas desde tu casa.

Empresas: para vigilar almacenes, aparcamientos, obras, entradas.

Hostelería: restaurantes, hoteles, o simplemente para promoción de estos.

Zonas deportivas.24 ¿Qué es una dirección IP? Las direcciones IP (acrónimo para Internet Protocolo), son un número único e irrepetible con el cual se identifica una computadora o cámara, conectada a una red que corre el protocolo IP.

Una dirección IP (o simplemente IP como a veces se les refiere) es un conjunto de cuatro números del 0 al 255 separados por puntos. Por ejemplo, “uservers.net” tiene la dirección IP siguiente: 200.36.127.40

Una dirección IP es una forma más sencilla de comprender números muy grandes, ejemplo: la dirección 200.36.127.40 es una forma más corta de

escribir el numero 3357835048. Esto se logra traduciendo el número en cuartetos de ocho bits.25

Direcciones privadas

Para dar direcciones a redes no conectadas directamente a Internet, se han reservado algunos bloques de direcciones privadas. Estas direcciones pueden ser usadas por cualquier persona en redes Internas pero no pueden ser ruteadas a la Internet global. Los bloques de direcciones privadas son: 192.168.0.0 - 256 clases C o 65.536 direcciones 172.16.0.0 - 256 clases B o 4.194.304 direcciones 10.0.0.0 - una clase A o 2.097.152 direcciones. 24 (J. VALERIANO A.J, 2006) 25 (USERVERS COMUNICACIONES S.C, 2012)

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Router Es un dispositivo encaminador o enrutador para interconexión de red de computadoras que opera en la capa tres (nivel de red). Este dispositivo permite asegurar el enrutamiento de paquetes entre redes o determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos”.26

“El router es un dispositivo que recibe la conexión a Internet desde el módem para luego repartirla entre los computadores de una casa u oficina. También es útil para montar una red interna o LAN que comunique a los equipos. Llevan incorporado un robusto cortafuegos que nos protege de ataques externos de hackers y troyanos”.27

Fuente:http://informatica-sinlimites.blogspot.com/2013/01/05que-es-un-router.html Puente H: (“electrónica). Un Puente H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de potencia.

El término "puente H" proviene de la típica representación gráfica del circuito. Un puente H se construye con 4 interruptores (mecánicos o mediante transistores). Cuando los interruptores S1 y S4 están cerrados, S2 y S3 abiertos, se aplica una tensión positiva en el motor, haciéndolo girar en un

26 (CRUZ, MUÑOZ, PINEDA, ROJAS, & SUAREZ, 2011) 27 (INFORMÁTICA SIN LÍMITES, 2010)

Figura 4. Router inalámbrico

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sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4, y cerrando S2 y S3 el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor”.28

Amperio (a): es la unidad de medida de intensidad de corriente o flujo de electrones constante que atraviesa un material conductor.

Batería o Acumulador: “Es un dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad en DC; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Este dispositivo no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente mediante lo que se denomina proceso de carga con AC.” (Alessandro Volta inventor de la pila el 20 de marzo de 1800).29

Corriente Continua DC: La corriente continua es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. Las cargas eléctricas circulan siempre en la misma, Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. Corriente Alterna AC: Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinusoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.30

Motores Motor: “Un motor es la parte de una máquina capaz de transformar cualquier tipo de energía (eléctrica, o de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo”, que se verá reflejado en un movimiento.31

28 (ANÓNIMOS, Mx.answers.yahoo.com., 2012) 29 (ANÓNIMOS, Areatecnologia.com., 2010) 30 (ASIFUNCIONA S.L.C.I.F., 2012) 31 (IMMORTALIUM, 2011)

34 |

Servomotor Descripción: El servo como se puede ver en la figura 7, es un pequeño pero potente dispositivo que dispone en su interior de un pequeño motor con un reductor de velocidad y multiplicador de fuerza, también dispone de un pequeño circuito que gobierna el sistema. El recorrido del eje de salida es de 180º en la mayoría de ellos, pero puede ser fácilmente modificado para tener un recorrido libre de 360º y actuar así como un motor. Funcionamiento: El control de posición lo efectúa el servo internamente mediante un potenciómetro que va conectado mecánicamente al eje de salida y controla un PWM (Modulador de Anchura de Pulsos) interno para así compararlo con la entrada PWM externa del servo, mediante un sistema diferencial, y así modificar la posición del eje de salida hasta que los valores se igualen y el servo pare en la posición indicada, en esta posición el motor del servo deja de consumir corriente y tan solo circula una pequeña corriente hasta el circuito interno, si forzamos el servo (moviendo el eje de salida con la mano) en este momento el control diferencial interno lo detecta y envía la corriente necesaria al motor para corregir la posición.

Para controlar un se debe aplicar un pulso de duración y frecuencia específica. Todos los servos disponen de tres cables dos para alimentación VCC y GND, y otro cable para aplicar el tren de pulsos de control que harán que el circuito de control diferencial interno ponga el servo en la posición indicada por la anchura del pulso.

En la siguiente tabla están indicados los valores de control y disposición de cables de varias marcas que comercializan servos. 32

Tabla 1. Indicador valores de control motor servo

Duración pulso (ms)

Disposición de cables

Fabricante min. neutral. máx. Hz + batt -batt pwm.

Futaba 0.9 1.5 2.1 50 rojo Negro blanco

Hitech 0.9 1.5 2.1 50 rojo Negro amarillo

32 (ANÓNIMOS, Todorobot.com.ar., 2009)

35 |

Graupner/Jr 0.8 1.5 2.2 50 rojo Marrón naranja

Multiplex 1.05 1.6 2.15 40 rojo Negro amarillo

Robbe 0.65 1.3 1.95 50 rojo Negro blanco

Simprop 1.2 1.7 2.2 50 rojo Azul negro

Fuente: http://www.x-robotics.com/motorizacion.htm#MOTORES%20PaP

Fuente: es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico Motor PaP Descripción: Un motor Paso a Paso (PaP en adelante), figura 8, se diferencia de un motor convencional en que en este se puede posicionar su eje en posiciones fijas o pasos, pudiendo mantener la posición. Esta peculiaridad es debida a la construcción del motor en si, teniendo por un lado el rotor constituido por un imán permanente y por el otro el estator construido por bobinas, al alimentar estas bobinas se atraerá el polo del magnético puesto rotor con respecto al polo generado por la bobina y este permanecerá es esta posición atraído por el campo magnético de la bobina hasta que esta deje de generar el campo magnético y se active otra bobina haciendo avanzar o retroceder el rotor variando los campos magnéticos en torno al eje del motor y haciendo que este gire.33

33 Ibíd., pág. 31.

Figura 5. Servo motor industrial

http://www.x-robotics.com/motorizacion.htm

36 |

Fuente: http://www.electronicalopez.com/MOTORES.htm

Funcionamiento: Los motores PaP pueden ser de dos tipos, según se muestra en la figura 7.


Este tipo de motor lleva dos bobinados independientes el uno del otro, para controlar este motor se necesita invertir la polaridad de cada una de las bobinas en la secuencia adecuada, para esto necesitaremos usar un puente en "H" o driver tipo L293B para cada bobina y de este modo tendremos una tabla de secuencias como la siguiente:34

34 Ibíd., pág. 32.

Figura 6. Motor paso a paso

Figura 7. Funcionamiento motores PaP


37 |

Tabla 2. Indicador funcionamiento motor paso a paso


Paso A B C D

1 +Vcc Gnd +Vcc Gnd

2 +Vcc Gnd Gnd +Vcc

3 Gnd +Vcc Gnd +Vcc

4 Gnd +Vcc +Vcc Gnd

38 |

Cada inversión en la polaridad provoca el movimiento del eje, avanzando este un paso, la dirección de giro se corresponde con la dirección de la secuencia de pasos, por ejemplo para avanzar el sentido horario la secuencia seria 1-2-3-4,1-2-3-4.... y para sentido anti-horario seria; 4-3-2-1,-4-3-2-1... El motor unipolar normalmente dispone de 5 o 6 cables dependiendo si el común esta unido internamente o no, para controlar este tipo de motores existen tres métodos con sus correspondientes secuencias de encendido de bobinas, el común irá conectado a +Vcc o masa según el circuito de control usado y luego tan solo tendremos que alimentar la bobina correcta para que avance o retroceda el motor según avancemos o retrocedamos en la secuencia.

Las secuencias son las siguientes: Paso simple Esta secuencia de pasos es la más simple de todas y consiste en activar cada bobina una a una y por separado, con esta secuencia de encendido de bobinas no se obtiene mucha fuerza ya que solo es una bobina cada vez la que arrastra y sujeta el rotor del eje del motor.35

Tabla 3. Secuencia paso simple motor paso a paso


35 Ibíd., pág. 34.

Paso A B C D

1 1 0 0 0

2 0 1 0 0

3 0 0 1 0

4 0 0 0 1


39 |

Figura 8. Funcionamiento motor paso a paso en secuencia paso simple

Paso 1 Paso 2 Paso 3 Paso 4


Paso doble Con el paso doble se activan las bobinas de dos en dos con lo que se forma un campo magnético más potente, que atraerá con mas fuera y retendrá el rotor del motor en el sitio. Los pasos también serán algo mas bruscos debidos a que la acción del campo magnético es más poderosa que en la secuencia anterior.36

Tabla 4. Secuencia paso doble motor paso a paso


36 Ibíd., pág. 35.

Paso A B C D

1 1 1 0 0

2 0 1 1 0

3 0 0 1 1

4 1 0 0 1



40 |


Fuente: http://www.x-robotics.com/motorizacion.htm#MOTORES%20PaP Medio paso Combinando los dos tipos de secuencias anteriores podemos hacer moverse al motor en pasos más pequeños y precisos y así pues tenemos el doble de pasos de movimiento para el recorrido total de 360º del motor.37

Tabla 5. Secuencia medio paso motor paso a paso


37 Ibíd.

Paso A B C D

1 1 0 0 0

2 1 1 0 0

3 0 1 0 0

4 0 1 1 0

5 0 0 1 0

6 0 0 1 1

7 0 0 0 1

8 1 0 0 1

Figura 9. Funcionamiento motor paso a paso en secuencia paso doble


41 |


Paso 5 Paso 6 Paso 7 Paso 8 Fuente: http://www.x-robotics.com/motorizacion.htm#MOTORES%20PaP

Motor PaP unipolar Para controlar un motor paso a paso unipolar se debe alimentar el común del motor con Vcc y conmutar con masa en los cables del devanado correspondiente, con lo que se hará pasar la corriente por la bobina motor adecuado y esta generará un campo electromagnético que atraerá el polo magnetizado del rotor y el eje del mismo girará.

Para hacer esto se pueden usar transistores montados en configuración Darlington o usar un circuito integrado como el ULN2003 que ya los lleva integrados en su interior aunque la corriente que aguanta este integrado es baja y si queremos controlar motores más potentes deberemos montar nosotros mismos el circuito de control a base de transistores de potencia.

El esquema de uso del ULN2003 para un motor unipolar es el siguiente: 38

38 (ROBOTICSPOT.COM, 2011)

Figura 10. Funcionamiento motor paso a paso en secuencia medio paso


42 |


Las entradas son TTL y se activan a nivel alto, también disponen de resistencias de polarización internas con lo que no deberemos de preocuparnos de esto y podremos dejar "al aire" las entradas no utilizadas. Las salidas son en colector abierto. Motor PaP bipolar Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos. La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90° hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°) y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro completo de 360°. Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición o bien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas están energizados, el motor estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas. Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator.39

Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.40

39 (ROBOTICSPOT.COM, 2011) 40 (ANÓNIMOS, Todorobot.com.ar., 2009)

Figura 11. Diagrama de conexión de un motor PaP unipolar

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Fuente: http://www.todorobot.com.ar/informacion/tutorial%20stepper/stepper-tutorial.htm

Fuente: http://www.todorobot.com.ar/informacion/tutorial%20stepper/stepper-tutorial.htm Un motor paso a paso permite el uso de un puente en H para invertir la polaridad de los devanados, así mismo un circuito integrado tipo L293B que contiene un puente en H integrado.41 El esquema será similar al siguiente:

41 (ANÓNIMOS, X.robotics.com. , 2009)

Figura 12. Rotor motor paso a paso

Figura 13. Estator 4 bobinas motor paso a paso

44 |


Los motores PaP son ampliamente utilizados en diversos aparatos considerados de gran consumo entre los cuales podemos citar las impresoras, plotters y escáneres para ordenadores, así como también en el ámbito industrial para el movimiento de brazos electromagnéticos, mesas de posicionamiento, mecanismos de alimentación y automatismos de precisión.

Se trata de un motor que cuenta con un gran número de posiciones estables sucesivas separadas entre ellas pos un paso, el número de pasos con el que cuenta el motor corresponden a una revolución. En nuestro caso contamos con motores de 48 pasos, es decir que serán necesarios 48 impulsos en una o varias bobinas del motor para completar una vuelta completa. Comparado con el motor unipolar los bipolares cuentan con ventajas incuestionables, de las cuales la más sobresaliente es la potencia. A igual peso y volumen un motor bipolar presenta un par más importante que un motor unipolar. Por el contrario el control del motor bipolar es más complejo. Para hacer que se mueva un paso hay que invertir la corriente en sus bobinados, lo que complica notablemente su funcionamiento.42 Reductores y Motor reductores En todo tipo de industria siempre se requiere de equipos, cuya funcion es variar las r.p.m. de entrada, que por lo general son mayores de 1200, entregando a la salida un menor número de r.p.m., sin sacrificar de manera notoria la potencia. Esto se logra por medio de los reductores y motor reductores de velocidad. Esta es una guía práctica de selección del reductor adecuado.

42 (GALEÓN HISPAVISTA, 2008)

Figura 14. Diagrama de conexión de un motor PaP bipolar


45 |

Los reductores o motor reductores son apropiados para el accionamiento de toda clase de máquinas y aparatos de uso industrial, que necesitan reducir su velocidad en una forma segura y eficiente. Las transmisiones de fuerza por correa, cadena o trenes de engranajes que aún se usan para la reducción de velocidad presentan ciertos inconvenientes.

Al emplear reductores o motor reductores se obtiene una serie de beneficios sobre estas otras formas de reducción. Algunos de estos beneficios son: Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia transmitida. Una mayor eficiencia en la transmisión de la potencia suministrada por el motor. Mayor seguridad en la transmisión, reduciendo los costos en el mantenimiento. Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje. Menor tiempo requerido para su instalación. Para proteger eléctricamente el motor es indispensable colocar en la instalación de todo motor reductor un guarda motor que limite la intensidad y un relé térmico de sobrecarga. Los valores de las corrientes nominales están grabados en las placas de identificación del motor. Guía para la elección del tamaño de un reductor o motorreductor Para seleccionar adecuadamente una unidad de reducción debe tenerse en cuenta la siguiente información básica:

Características de operación:

Potencia (HP tanto de entrada como de salida)

Velocidad (RPM de entrada como de salida)

Torque (par) máximo a la salida en kg-m.

46 |

Relación de reducción (I). Características del trabajo a realizar: Tipo de máquina motriz (motor eléctrico, a gasolina, etc.) Tipo de acople entre máquina motriz y reductor. Tipo de carga uniforme, con choque, continua, discontinua etc. Duración de servicio horas/día. Arranques por hora, inversión de marcha. Condiciones del ambiente Humedad Temperatura Ejecución del equipo Ejes a 180º, ó, 90º. Eje de salida horizontal, vertical, etc. Instalación Para un buen funcionamiento de las unidades de reducción es indispensable tener en cuenta las siguientes recomendaciones:43

Las unidades deben montarse sobre bases firmes para eliminar vibraciones y des alineamiento en los ejes. Si la transmisión de la unidad a la máquina es por acople directo entre ejes, es indispensable garantizar una perfecta alineación y centrado. Si la transmisión se hace por cadenas o correas, la tensión dada a estos elementos debe ser recomendada por el fabricante, previas una alineación entre los piñones o poleas.

Las unidades de acoplamiento deben montarse cuidadosamente sobre los ejes para no dañar los rodamientos y lo más cercanas a la carcasa para evitar cargas de flexión sobre los ejes.

Antes de poner en marcha los Motorreductores, es necesario verificar que la conexión del motor sea la adecuada para la tensión de la red eléctrica.

43 ((MARKS. Manual del Ingeniero Mecánico.McGRAW-HLL, ELONKA, & STRANEO, 2010)

http://www.monografias.com/Computacion/Redes/

47 |

Joystick: “Palanca de mando”. Dispositivo que se conecta con un ordenador o videoconsola para controlar de forma manual un software, especialmente juegos o programas de simulación, o dar órdenes a un mecanismo electromecánico. 44

5.3 Marco Histórico

Los primeros autómatas en el siglo IV antes de Cristo, “El matemático griego arquitas de Tarento construyo un ave mecánica que funcionaba con vapor al que llamo “la paloma”. También el ingeniero Herón de Alejandría creo numerosos dispositivos automáticos que los usuarios podían modificar, y describió maquinas adicionadas por presión de aire, vapor y agua. Por su parte, el estudioso chino Su Son levanto una torre de reloj en 1088 con figuras mecánicas que daban las campanadas de las horas.

Aljazari (1136-1206), un inventor musulmán de la dinastía artuqid, diseño y construyo una serie de máquinas automatizadas, entre los que había útiles de cocina, autómatas musicales que funcionaban con agua, y en 1206 los primeros robots humanoides programables. Las maquinas tenían el aspecto de cuatro músicos a bordo de un bote en un lago, entreteniendo a los invitados en las fiestas reales. Su mecanismo tenía un tambor programable con clavijas que chocaban con pequeñas palancas que accionaban instrumentos de percusión. Podían cambiarse los ritmos y patrones que tocaba el tamborilero moviendo las clavijas.

Por otra parte, desde la generalización del uso de la tecnología en procesos de producción con la revolución industrial se intentó la construcción de dispositivos automáticos que ayudasen o sustituyesen al hombre. Entre ellos destacaron los Jaquemarts, mulecos de dos o más posiciones que golpean campanas accionados por mecanismos de relojería china y japonesa.

Robots equipados con una sola rueda fueron utilizados para llevar a cabo investigaciones sobre conducta, navegación y planeo de ruta. Cuando estuvieron listos para intentar nuevamente con los robots caminantes, comenzaron con pequeños hexápodos y otros tipos de robots de múltiples patas. Estos robots imitaban insectos y artrópodos en funciones y forma. Como se ha hecho notar.

44 ((MARKS. Manual del Ingeniero Mecánico.McGRAW-HLL, ELONKA, & STRANEO, 2010)

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Figura 15. Robot humano

fuentehttp://manuelaalejandragonzalezgarcia.blogspot.com/2012_05_01_archive.html

Anteriormente, la tendencia se dirige hacia ese tipo de cuerpos que ofrecen gran flexibilidad y han probado adaptabilidad a cualquier ambiente.45 Un robot es en general un sistema electromecánico y electrónico que tiene un propósito en general. Hay robots domésticos para la limpieza y mantenimiento del hogar; robots industriales, por otra parte existen robots hechos por el hombre que fueron creados específicamente para las ayudas militares, como por ejemplo los proyectos “UAV”, que su función principal es la exploración de un área en específica, controlado por el hombre, el cual a través de medios tecnológicos se pueda observar mediante software todo lo que está sucediendo durante el vuelo. Además de ello, una ayuda militar es la utilización de una plataforma, que mediante utilización de software, este se mueva según el requerimiento que se desee, llegando hacia un elemento que pueda ser explosivo y perjudicial para la humanidad, y pueda ser controlada la carga explosiva, Actualmente podría considerarse que un robot es una computadora con la capacidad y el propósito de movimiento que en general es capaz de desarrollar múltiples tareas de manera flexible según su programación ; así que podría diferenciarse de algún electrodoméstico especifico.

45 (SLIDESSHARE)

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Contenedor Total de Explosivos “NABCO” Equipo que permite al Técnico en Explosivos transportar en forma segura, fuera del radio urbano, dispositivos explosivos regulares e improvisados. Se encuentra diseñado para soportar efectos del embate de una explosión de consideración de un alto explosivo. Resulta además muy apropiado para contener y de este modo, preservar los restos que conforman el artefacto, resultando sumamente importante para poder complementar el informe técnico pericial.46

Fuente: http://www.mseg.gba.gov.ar/bomberos/exdescripcion.htm Traje Integral de Protección Diseñado especialmente para el operador de Explosivos, de origen Canadiense. Utilizado por todos los escuadrones de bombas de los Estados Unidos de Norteamérica, Guardia Civil Española, Policía Nacional del Perú y Policía de Colombia. Posee detalles específicos diseñados por técnicos profesionales en el manejo de artefactos explosivos, brindando la máxima seguridad posible. El traje provee un uso confortable, es flexible permitiendo una adecuada libertad de movimientos, protegiendo cuello, torso, brazos, ingle, cabeza, el frente y los lados de ambas piernas. Está dotado de un sistema de ventilación autónomo, brindando al operador una buena renovación de aire. Cuenta con una protección semi-rígida para la espina dorsal, y los componentes están diseñados especialmente para incrementar la protección contra los fragmentos de alta velocidad. Además el técnico se halla comunicado con el exterior, mediante un sistema de comunicación de

46 (MINISTERIO DE SEGURIDAD/SUPERINTENDENCIA DE SEGURIDAD SINIESTRAL/DIRECCIÓN EXPLOSIVOS, 2010)

Figura 16. Contenedor total de explosivos “NABCO”

http://www.mseg.gba.gov.ar/bomberos/exdescripcion.htm

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avanzada tecnología. Dicho equipo cumple con las especificaciones internacionales V-50 “TEST STANAG 2920” de la NATO.- Posee también un dispositivo de audio que ante la detonación prematura de un artefacto explosivo, al superar los 70 decibeles, se produce la insonorización, evitando de este modo daños irreparables en el sistema auditivo.

Fuente: http://www.mseg.gba.gov.ar/bomberos/exdescripcion.htm

Equipo Robot a Control Remoto De origen estadounidense, marca REMOTEC ANDROS 5A-1, producido por Remotec Inc. subsidiaria de la Empresa “Northrop Grumman”, ubicada en la ciudad de Teennessee. Desempeña dicho equipo un rol versátil, de múltiples aplicaciones, como: Tareas de rescate, remoción de elementos varios sobre terreno, neutralización de artefactos explosivos y otras aplicaciones de alto riesgo. Presenta una gran capacidad de manejo en medios urbanos y otros tipos de terreno, cuenta con un tiempo de operación indefinido. Puede ser transportado en un vehículo tipo VAN. Posee la habilidad para trepar escaleras empinadas y desempeñar correctamente su función en superficies planas, con badenes o zanjas, mediante auto equilibrio. Dicho equipo puede realizar las siguientes tareas: OBSERVAR, DETECTAR, INSPECCIONAR, COMUNICARSE ENTRE OPERADORES Y CON EL EXTERIOR. El robot fue especialmente diseñado para ser utilizado en forma conjunta con el Contenedor Total de transporte de Explosivos, marca NABCO, de origen EE.UU. 47


Figura 17. Traje integral de protección

http://www.mseg.gba.gov.ar/bomberos/exdescripcion.htm

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Proyector Autónomo de Luz Dispositivo portátil de iluminación que cuenta con una fuente de luz de gran potencia. Manufacturado por la firma SASROD, ubicada en la Ciudad de Miramar, Estado de La Florida. Dotado de una lámpara micro – proyección de XENON, de 75 watts de potencia, con una vida útil de 500 horas. Potencia lumínica: 6.000.000 Candelas. De suma utilidad para el Técnico en Desactivación en operaciones nocturnas.

Manipulador Telescópico Electrónico

Herramienta liviana, telescópica, construida en aluminio de alta resistencia. Fabricada por la empresa MED-ENG SYSTEMS, con sede en Ottawa-Ontario, Canadá, utilizado por todos los Escuadrones de Bombas del mundo. Posee en su extremo una pinza robótica accionada eléctricamente y comandada electrónicamente, capaz de tomar y levantar objetos y utilizada por el Técnico para transportar elementos sospechosos a distancia; protegiendo su integridad física.

Escudo Protector Anti-Esquirlas

Diseñado para brindar protección personal al Operador, ante sobre-presión y fragmentación durante la operación de desactivación de explosivos. Este elemento, al igual que el anterior es fabricado por la empresa MED-ENG

Figura 18. Equipo robot a control remoto

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SYSTEMS, con sede en Ottawa-Ontario, Canadá, utilizado por la mayoría de los Técnicos en desactivación del mundo. Constituido por un compuesto laminado multi-capa de KEVLAR, moldeado a la compresión. El nivel de protección está avalado por normas Internacionales. 48


Kit de herramientas

Herramientas de uso manual, especialmente diseñadas para los Técnicos en Explosivos, en el proceso de desactivación. Desarrolladas de acuerdo a normas internacionales y a las exigencias de los distintos Escuadrones Anti-Bombas del mundo. Espejos de Inspección Elemento este utilizado para inspección de lugares altos así como debajo de los automóviles, posee un brazo fijo con espejo, iluminado mediante una linterna, la cual permite refractar la luz y dirigirla hacia donde uno desea inspeccionar. Origen Canadá, firma MED-ENG-SYSTEMS. Como dato ilustrativo se menciona que la totalidad de los equipos de Origen Canadiense, manufacturados por la empresa MED-ENG SYSTEMS, se desarrollan y perfeccionan acorde a la información recibida por parte de la Policía Montada del Canadá, como así todos aquellos que hayan efectuado adquisiciones procedentes de esa Empresa.


Figura 19. Escudo protector anti-esquirlas

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Uso de los equipos robóticos

Manipulador. Los robots manipuladores o robots industriales (conocidos así porque inicialmente fueron usados masivamente en la industria) fueron los encargados de inaugurar la era de los robots en los años 60, con la herencia adquirida de los primeros tele operadores. Por ello, es el área de la robótica donde la investigación está más avanzada. Es difícil encontrar investigaciones que trabajen en los aspectos básicos de los robots manipuladores tradicionales y, las pocas que hay, están centradas en la inclusión de modernos sensores o actuadores. Un ejemplo de esto es la adición de cámaras para reconocimiento avanzado de imágenes que mejoren la efectividad de dichos robots.

Fuente: www.garibay.com.es/doctorado/Robotica.pdf

Estructura mecánica. Se conoce también al robot industrial como brazo robótico y esto se debe a que guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano. También por ello, para hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, se utilizan términos como cuerpo, brazo, codo o muñeca. Formalmente, se denomina base al punto de apoyo del robot, generalmente sujeto de forma fija al suelo. Los elementos o eslabones van unidos por medio de diferentes articulaciones, que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. En la parte final, se sitúa el elemento terminal o efector final, que son los encargados de interaccionar directamente con el entorno del robot. El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro o de una combinación de ambos. De este modo son posibles los 5 tipos diferentes de articulaciones, con sus diferentes grados de libertad, que se muestran a continuación.49

49 (ANÓNIMOS, Garibay.com.es., 2009)

Figura 20. Robot manipular o industrial

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Tabla 6. Modos de articulación de un brazo


Aplicaciones. Los robots manipuladores tienen su principal foco de trabajo en la industria, automatizando los procesos de producción o almacenaje. Generalmente no trabajan de forma independiente sino en conjunto con otras máquinas herramientas formando células de trabajo. Se enumeran a continuación algunos ejemplos:50


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Operaciones de procesamiento, como soldadura, pintura, etc. Este tipo de robots son muy comunes en la industria de la automoción (figura 23).


Operaciones de ensamblaje, donde el trabajo repetitivo facilita el uso de este tipo de robots (figura 24).


Figura 21. Robot para soldadura

Figura 22. Robot de ensamblaje

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Operaciones de empaque (en tarimas o pallets), agilizando el proceso y manejando grandes pesos (figura 25).


Otro tipo de operaciones como pueden ser remachados, estampados, corte por chorro de agua, sistemas de medición, etc.51 Investigaciones de robot antiexplosivo en Colombia. En Colombia se han realizado prototipos robóticos por parte de instituciones como la Universidad Militar Nueva Granada, en donde se desarrolló un prototipo de robot antiexplosivo denominado VALI I “Vehículo Móvil Antiexplosivo”, como se muestra en la figura 26, el cual fue presentado en el año 2010 como un primer prototipo con mano de obra Colombiana, impulsando la independencia tecnológica de otros países. Este vehículo fue diseñado con las siguientes características:

Comunicación vía IP.

Sistema de tracción por oruga.

Diámetro aproximado del brazo robótico de 120cm.

Pinza con capacidad de sostener 5 kilogramos con el brazo extendido.

Diámetro de la plataforma 105cm de largo y 65cm de ancho.


Figura 23. Robot para empaque

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Posee tres cámaras IP ubicadas una en el brazo robótica, una en la parte delantera inferior y otra en la parte trasera superior, esta última en domo, con rotación 340 grados horizontal.

Capacidad de grabar y almacenar video.

Sistema electrónico controlado por joystick.

Movimiento de la plataforma y el brazo realizado por servo motor.

Fuente: Grupo de Investigación plataforma robótica fase IV En la actualidad se encuentra en desarrollo la segunda fase de este tipo de robot, el cual se muestra en la figura 27, siendo dados a conocer sus avances investigativos en el mes de agosto de 2012.

Fuente: Grupo de Investigación plataforma robótica fase IV

Figura 24. VALI I Vehículo Móvil Antiexplosivo “Colombiano”

Figura 25. VALI II Vehículo Móvil Antiexplosivo

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El grupo de investigación de Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción (SIRP) del departamento de Electrónica de la Universidad Javeriana de Bogotá, creó un prototipo de robot para detección y desactivación de explosivos llamado Arcadio (ver figura 28). Este robot, es un desarrollo posterior a otros intentos llamados “Úrsula” y “Amaranta”. Los creadores, dentro de los que se destaca el ingeniero electrónico CARLOS ALBERTO PARRA, decano del departamento de electrónica de dicha universidad, ha comentado que este ingenio de 70 kilos de peso y con un brazo computarizado inteligente, puede intervenir en áreas de riesgo detectando cambios en el suelo y manejado por un operador remoto. Su costo es de 500 millones de pesos, similar a los robots traídos de Canadá como el VANGUARD MK II, utilizado por las fuerzas de seguridad antiexplosivos del país.52

Fuente:http://elpodercolombiano.blogspot.com/2011/04/robot-antiexplosivos-colombiano.html#!/2011/04/robot-antiexplosivos-colombiano.html

Implementación plataforma robótica y cañón disruptor o brazo robótico en la Escuela de Telemática y Electrónica. El proceso de implementación del prototipo plataforma robótica, lleva hasta el momento tres fases y una fase de adaptación de brazo robótico:

Primera fase plataforma robótica. 52 (UNIVERSIDAD JAVERIANA DE COLOMBIA, 2011)

Figura 26. Arcadio, robot antiexplosivo Colombiano

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La primera investigación realizada en la Escuela de Telemática y Electrónica de la Policía Nacional, enfocado a robot antiexplosivos, tuvo lugar en el año 2008, en el que se desarrolló la primera fase o primer prototipo de plataforma robótica de exploración (figura 29), utilizando servomotores los cuales brindaban la tracción necesaria para la movilidad de las ruedas sobre diferentes superficies. En esta primera etapa los motores son controlados a través de una interfaz gráfica de computador, mediante el cual se envían las instrucciones a un chip con programación previa, para que administre el giro de las cuatro ruedas utilizadas para dar dirección y velocidad con prontitud al dispositivo. De acuerdo a lo anterior se logró durante la primera etapa del prototipo, establecer comunicación remota entre el computador y la plataforma mediante protocolo Wileress e interfaz computarizada. El prototipo contaba con un desempeño apropiado en ambientes urbanos, terrenos planos y superficies con inclinación no superior a cuarenta y cinco grados (45°).53

Fuente: Área de investigación ESTEL Segunda fase plataforma robótica. La fase II de la plataforma robótica de exploración que se muestra en la figura 30, desarrollada seis meses después de la fase inicial también por estudiantes de la Escuela de Telemática, centró su investigación en la adaptación de dispositivos adicionales que ayudaron al desempeño y funcionamiento del dispositivo en otros entornos de trabajo, entre los que se destacaron: el sistema de alimentación logrando la reducción del tamaño de los cargadores utilizados en la primera fase; el sistema de monitoreo visual mediante una cámara IP que permite vigilar en tiempo real el lugar por donde se desplaza la plataforma mediante administración de red inalámbrica, así mismo, la adaptación de una brújula electrónica que entrega el sentido de

53 ((VELASCO, AMILCAR, ARIOLFO, & DIAZ OSWALD, 2008)

Figura 27. Plataforma robótica fase I

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orientación de la plataforma con respecto al norte magnético de la tierra y un sensor térmico de 8 pixeles capaz de censar la temperatura del entorno por donde se desplaza el dispositivo, haciéndolo dinámico e interactivo en la entrega de resultados.54

Fuente: Área de investigación ESTEL

Tercera fase plataforma robótica. En el año 2011 se desarrolló la fase III “Rediseño y Optimización de la Plataforma Robótica” (figura 31), haciendo mejoras generales a la fase II presentada en el año 2008, centrando como objetivos principales de investigación la perfección del sistema de tracción de la máquina, diseño en la estructura física, horario de operación y la adaptación de un sistema de comunicación inalámbrica mediante router; así mismo, se dispuso que el dispositivo contara con un mecanismo de adaptación de un cañón disruptor, investigación que fue adelantada por un grupo de estudiantes de la Escuela de Investigación Criminal de la Policía Nacional, a fin de que la máquina alcanzara requisitos más completos de un prototipo aplicable al servicio de policía de acuerdo a la justificación y objetivos que fundaron sus primeras investigaciones. Una de las mejoras más considerables en esta fase fue la adaptación de un router inalámbrico que mejoró la cobertura de la plataforma; al igual que la cámara IP inalámbrica que permite obtener imágenes en tiempo real de las actividades realizadas. De la misma manera se implementó un sistema de alimentación eléctrica a través de dos baterías recargables, para obtener una intensidad de 12 amperios y 18 voltios, que permite alimentar los diferentes dispositivos eléctricos y electrónicos, para

54 (ARANGO JOHN, 2008)

Figura 28. Plataforma robótica fase II

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poder garantizar un mayor tiempo de trabajo, contando también con su respectivo sistema indicador de nivel de carga a través de diodos LED ubicados en la parte frontal derecha de la plataforma.55

Fuente: Área de investigación ESTEL Características:

Tabla 7. Características técnicas cuerpo plataforma robótica fase III

PLATAFORMA ROBÓTICA Peso 21Kgs

Ancho 44cm

Largo 68cm

Altura oruga 23cm

Altura domo 34cm

Altura brazo extendido 60cm

Power 18VDC /7A.

Operación Temperatura 0°C~ 50°C

Fuente: Informe final plataforma robótica fase III

55 (CRUZ, MUÑOZ, PINEDA, ROJAS, & SUAREZ, 2011)

Figura 29. Plataforma robótica fase III

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Tabla 8. Características técnicas cámara IP plataforma robótica fase III

CÁMARA IP Servidor Interno

Resolución 640x480 pixeles

Pan 180°

Til 87°

Zoom No aplica

Power 12VDC/0.5A.

Tipo Alámbrica

Operación Temperatura 0°C ~ 40°C


Tabla 9. Características técnicas del router plataforma robótica fase III


ROUTER

Banda de frecuencia 2.4Ghz

Antena 3dBi (externa)

Seguridad WPA-PSK(TKIP), WPA2-PSK (AES)

WEP 64/128 bits

Dimensiones 174x103x30

Power 12VDC/0.5A.

Operación Temperatura: 0°C ~ 40°C (32°F~104°F)

Sistema Windows, Mac y Linux.

Trasmisión 300Mbits

Cobertura 300m/ línea vista y 100m/obstáculos

Certificación FCC, IEEE 802

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Tabla 10. Características técnicas de motores plataforma robótica fase III

Fuente: Informe final plataforma robótica fase III Adaptación cañón disruptor: El desarrollo del mismo, va enfocado en la creación de un mecanismo electromecánico externo. Dicho mecanismo trata de un brazo robótico provisto de un cañón que tiene la capacidad de realizar un disparo de agua, con el fin de empapar los circuitos de pequeños artefactos explosivos y así poder evitar que se produzca la explosión.56

Fuente: Grupo de investigación ESTEL “Informe final plataforma robótica fase III”


MOTOR REDUCTOR Dimensión 30mm Power 12/24VDC Velocidad 120Rpm Referencia 2342L012CR-FAULHABER Encoder 12cpr Torque 1.72Nm-10k/1cm Longitud 85mm (sin eje) Diámetro eje 6mm Longitud eje 35mm

Figura 30. Adaptación brazo robótico a la plataforma robótica fase III

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La idea de este brazo robótico nace de un grupo de investigación de la Escuela de Investigación Criminal, el cual plateó trabajar en conjunto con la meta de crear un mecanismo electromecánico, el cual esté provisto de dos grados de libertad y en la capacidad de realizar la función de desactivación de artefactos explosivos. Cabe especificar que este dispositivo se encuentra ubicado en la parte superior trasera de la plataforma robótica. Además de su cañón, cuenta con una cámara y laser óptico que indica al operario de la plataforma robótica, en donde debe ejecutar el disparo, de igual forma es de notar que solo se puede realizar un disparo a la vez, lo cual limita a la plataforma, ya que esta tiene que retornar a su punto inicial para ser recargada. Esta adecuación fuera de ser novedosa, es la primera vez que se implementa en un proyecto de investigación en la Escuela de Telemática y Electrónica, haciendo que la plataforma robótica fase III se revista de mayor importancia, al poder realizar otra función diferente al solo reconocimiento visual. Movimiento del brazo: Para esta fase se utilizó un sistema de control denominado Servo control, que funciona a través de un router inalámbrico, lo que permitió ejecutar las órdenes de movimiento a los motores paso a paso que posee el brazo, de esta manera se pudo evaluar los grados de libertad y la adaptabilidad a la plataforma robótica.

Pruebas aplicadas: Para realizar las pruebas de disparo se utilizó el cañón disruptor Royal IDC-9 Armas, R. I., 2011 y el cañón de prueba de esta investigación, con munición Royal Arms Clayvon, número PCA-12E (1), el cual se disparó en acción remota a una distancia de 60 metros, dirigido hacia un dispositivo de medición y activación para medir con exactitud el poder disruptor e interrupción del tren de fuego.57


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El brazo robótico adaptado a la plataforma fase III presenta las siguientes especificaciones técnicas:

Tabla 11. Características técnicas cañón disruptor plataforma fase III

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS CAÑÓN DISRUPTOR PLATAFORMA ROBÓTICA FASE III Longitud brazo horizontal 60 cm

Longitud brazo vertical 60 cm

Peso 1.8 kg

Material cañón Acero AISI 4140

Diámetro 32mm

Cartucho Royal Arms Clayvon, número PCA-12E (1) 12mm

Tipo Frangible

Sistema de activación Eléctrico

Contenido Mezcla de arcilla y perdigones acerados

Velocidad 808.5 m/ s

Figura 31. Pruebas de funcionamiento cañón disruptor plataforma robótica fase III.

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5.4 Marco Legal Constitución Política de Colombia de 1991 Artículo 69. Garantiza la autonomía universitaria y determina que el Estado debe fortalecer la investigación científica en las universidades oficiales y privadas y ofrecerá las condiciones especiales para su desarrollo.

Artículo 75. El espectro electromagnético es un bien público inajenable e imprescriptible sujeto a la gestión y control del Estado. Se garantiza la igualdad de oportunidades en el acceso a su uso en los términos que fije la ley. Para garantizar el pluralismo informativo y la competencia, el Estado intervendrá por mandato de la ley para evitar las prácticas monopolísticas en el uso del espectro electromagnético.

Artículo 218. La Policía Nacional es un cuerpo armado permanente de naturaleza civil, a cargo de la Nación, cuyo fin primordial es el mantenimiento de las condiciones necesarias para el ejercicio de los derechos y libertades públicas, y para asegurar que los habitantes de Colombia convivan en paz”.58

Ley 1289 de 2009 “Ley de Ciencia y Tecnología

Por la cual se modifica la Ley 29 de 1990, se transforma a Colciencias en Departamento Administrativo, se fortalece el Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación en Colombia y se dictan otras disposiciones.

58 (CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE, 1991)

Distancia 15 cm - 19.8 m

Costo brazo robótico $1.100.000

Costo cañón $515.000

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Artículo 1. Objetivo general. El objetivo general de la presente ley es fortalecer el Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología y a Colciencias para lograr un modelo productivo sustentado en la ciencia, la tecnología y la innovación, para darle valor agregado a los productos y servicios de nuestra economía y propiciar el desarrollo productivo y una nueva industria nacional.59 Artículo 27. Las entidades territoriales incluirán en sus respectivos planes de desarrollo programas, proyectos y actividades dirigidas al fomento de la ciencia, tecnología e innovación.60

Ley 62 de 1993 “Normas sobre la Policía Nacional y Creación de Supe vigilancia”

“Por la cual se expiden normas sobre la Policía Nacional, se crea un establecimiento público de seguridad social y bienestar para la Policía Nacional, se crea la Superintendencia de Vigilancia y Seguridad Privada y se reviste de facultades extraordinarias al presidente de la República”.

Artículo 1. Finalidad. La Policía Nacional, como parte integrante de las autoridades de la República y como cuerpo armado permanente de naturaleza civil, a cargo de la Nación, está instituida para proteger a todas las personas residentes en Colombia, en su vida, honra, bienes, creencias y demás derechos y libertades y para asegurar el cumplimiento de los deberes sociales del Estado y de los particulares. Así mismo, para el mantenimiento de las condiciones necesarias para el ejercicio de los derechos y libertades públicas y para asegurar que los habitantes de Colombia convivan en paz.

La actividad de la Policía está destinada a proteger los derechos fundamentales tal como está contenido en la Constitución Política y en pactos, tratados y convenciones internacionales de Derechos Humanos, suscritos y ratificados por Colombia. La actividad policial está regida por la Constitución Política, la ley y los derechos humanos. 59 (MINISTERIO TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES, Ley de Ciencia y Tecnología., 2009) 60 (MINISTERIO TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES, Ley de Ciencia y Tecnología., 2009)

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Artículo 7. Profesionalismo. La actividad policial es una profesión. Sus servidores deberán recibir una formación académica integral, de tal forma que les permita una promoción profesional, cultural y social, con acento en los derechos humanos, la instrucción ética, ecológica, de liderazgo y de servicio comunitario.

Todo miembro de la Policía Nacional, de acuerdo con su rango, será capacitado integralmente en academias y centros de formación especializada integral. Su formación técnica y académica abarcará, entre otras, nociones de derecho y entrenamiento en tareas de salvamento y ayuda ciudadana.61

Artículo 8. Obligatoriedad de intervenir. El personal uniformado de la Policía Nacional, cualquiera sea su especialidad o circunstancia en que se halle, tiene la obligación de intervenir frente a 105 casos de Policía, de acuerdo con, la Constitución Política, el presente Estatuto y demás disposiciones vigentes.

La primera parte del numeral 7o del artículo 4 de la Ley 1341 de 2009, cita que uno de los fines de la intervención en el sector de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones es “Garantizar el uso adecuado del espectro radioeléctrico, así como la reorganización del mismo, respetando el principio de protección a la inversión, asociada al uso del espectro.62

La segunda parte del inciso tercero del artículo 11 de la Ley 1341 de 2009, “el Gobierno Nacional podrá establecer bandas de frecuencias de uso libre de acuerdo con las recomendaciones de la UIT, y bandas exentas del pago de contraprestaciones entre otras para programas sociales del Estado”.63 Resoluciones. Resolución 0689 de 21 de abril de 2004

“Por el cual se atribuyen las bandas de frecuencias comprendidas entre 902-928 MHz, 2400-2483,5MHz, 5150- 5250MHz, 5250-5350 MHz, 5470-5725 MHz y 5725-5850 MHz para ser utilizadas 154 libremente por parte del público en general a titulo secundario, en la prestación de servicios de

61 ((SUPERVIGILANCIA, 1993) 62 (RESOLUCIÓN 000797 Min. TICs, 2001) 63 (RESOLUCIÓN 002544 MEDINA VELANDIA DANIEL ENRIQUE, 2009)

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telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que empleen tecnologías de espectro ensanchado y modulación digital, de banda ancha y baja potencia, sobre una base de no-interferencia y no protección de interferencia, en las condiciones de operación descritos en el artículo 6º y 7º de la citada.

Se atribuyen las bandas de frecuencia comprendidas entre 2300-2400 MHz; a titulo secundario, para ser utilizadas en aplicaciones de la prestación de servicios de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que empleen tecnologías de espectro ensanchado y modulación digital de banda ancha y baja potencia, previo registro ante el ministerio de comunicaciones, en las condiciones de operación descritos en el artículo 6º para los sistemas de acceso inalámbrico en la banda de 2400-2483,5 MHz de la presente resolución.64 Resolución número 000797 del 8 de junio de 2001 “Por la cual se atribuyen unas bandas de frecuencias radioeléctricas para su libre utilización dentro del territorio nacional. Artículo 3o. FRECUENCIAS Y BANDAS DE FRECUENCIAS. Las frecuencias y bandas de frecuencias radioeléctricas relacionadas a continuación, podrán ser utilizadas libremente por el público en general, en aplicaciones de: telemetría, telecomando, telealarmas, telecontrol vehicular, dispositivos de operación momentánea, microfonía inalámbrica y transreceptores de voz y datos, y radios portátiles de operación itinerante, que posean bajos niveles de potencia o de intensidad de campo, con las características técnicas particulares descritas en los siguientes casos:65

Banda de frecuencias radioeléctricas para aparatos transreceptores con bajos niveles de potencia o de intensidad de campo.

64 (RESOLUCION 0689, 2004) 65 (RESOLUCIÓN 000797 Min. TICs, 2001)

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Tabla 12. Bandas de frecuencias para aparatos tranreceptores

BANDA DE FRECUENCIAS (MHz)

POTENCIA O DE INTENSIDAD DE CAMPO

APLICACIÓN

2400,0 a 2483,5 50 mV/m a 3 metros máximo 100 mW

Tecnología BLUETOOTH. Aparatos de telecomunicación inalámbricos para enlaces radioeléctricos punto a punto entre equipos electrónicos, dispositivos periféricos, computadoras y redes LAN.

915 a 924 y 5150 a 5250

50 mV/m a 3 metros máximo 100 mW

Aparatos de telecomunicación inalámbricos para enlaces radioeléctricos punto a punto entre equipos electrónicos, dispositivos periféricos, computadoras y redes LAN.

Fuente: Resolución número 000797 del 8 de junio de 2001

Resolución número 002544 del 14 octubre de 2009 “Por la cual se atribuyen unas bandas de frecuencias para su libre utilización dentro del territorio nacional, mediante sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que utilicen tecnologías de espectro ensanchado y modulación digital, de banda ancha y baja potencia, y se dictan otras disposiciones.

Título II

Disposiciones Técnicas Artículo 5.- BANDAS DE FRECUENCIAS. Se atribuyen dentro del territorio nacional, a título secundario, para operación sobre una base de no-interferencia y no protección de interferencia, los siguientes rangos de frecuencias radioeléctricas, para su libre utilización por sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que empleen tecnologías de

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espectro ensanchado y modulación digital, de banda ancha, baja potencia, en las condiciones establecidas por esta resolución.66 a) Banda de 902 a 928 MHz b) Banda de 2 400 a 2 483,5 MHz c) Banda de 5 150 a 5 250 MHz d) Banda de 5 250 a 5 350 MHz e) Banda de 5 470 a 5 725 MHz f) Banda de 5 725 a 5 850 MHz

Artículo 9.- OPERACIONES DE BAJA POTENCIA Y CORTO ALCANCE EN LAS BANDAS DE 1 910-1 930 MHz Y DE 2 300 - 2 400 MHz: Se permite, a titulo secundario, el uso de la banda de 2 300 a 2 400 MHz para aplicaciones de sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que utilicen tecnologías de espectro ensanchado y modulación digital, de banda ancha y baja potencia, bajo las condiciones operativas generales y particulares de los sistemas de acceso inalámbrico en la banda de 2 400 a 2 483,5 MHz, establecidas por la presente resolución.

66 (RESOLUCIÓN 002544 MEDINA VELANDIA DANIEL ENRIQUE, 2009)

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6. DISEÑO METODOLOGICO

6.1. Tipo de Investigación

Se fundamenta en una investigación técnica que busca llevar a cabo la quinta fase del prototipo “Plataforma Robótica de Exploración” para su optimización y mejoramiento, mediante la adaptación de un brazo robótico con cuatro grados de libertad y una parte final con pinza para el transporte de objetos explosivos, ya que es de gran ayuda a diferentes unidades en situaciones de extremo peligro; el procedimiento se realiza a través dos tipos de investigación: la exploratoria y la descriptiva. Estos tipos de investigación se aplicaron de la siguiente manera:

Exploratoria: teniendo en cuenta los antecedentes que existen en la Escuela de Telemática y Electrónica sobre el diseño de plataformas robóticas, y con el fin de tener una visión clara del nivel de complejidad o profundidad que se requiere, se establece la documentación de ciertas experiencias, examen de temas o problemas presentados en el desarrollo de las mismas, definir las tendencias e identificar las relaciones potenciales entre las variables. Lo anterior sirve para determinar y precisar la información y los pasos a seguir para el desarrollo de la investigación.

Descriptiva: durante el desarrollo de la investigación se pretende describir cada uno de los pasos llevados a cabo, en sus respectivos términos, al igual que caracterizar el objeto de estudio, establecer sus particularidades y propiedades las cuales se documentan.

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6.2. Metodología Información Primaria La información primaria se recolecta a través de los antecedentes existentes de fases anteriores, la observación en el entorno (otras instituciones), sobre el desarrollo de plataformas móviles y brazos robóticos con pinzas. Puede definirse de cierta forma como una observación científica, no estructurada, pues está orientada hacia el objeto de estudio, recogiéndose los datos que van “apareciendo”, considerados valiosos para esta investigación y fortalecimiento del prototipo objeto de la investigación.

Información Secundaria

La información secundaria se tomó teniendo en cuenta la bibliografía existente, sugerencias de profesionales en la materia de robótica, Internet, artículos de prensa, revistas especializadas y experiencias de docentes con amplios conocimientos en el desarrollo de prototipos robóticos.

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7. POBLACIÓN Y MUESTRA

Para el desarrollo de la investigación se realiza un bosquejo en el ámbito interno y externo “referido a otras instituciones”, acerca de la viabilidad de la exploración y posterior desarrollo de un prototipo que beneficia a una institución o empresa.

Para la puesta en marcha de una investigación técnica, que permite el desarrollo del prototipo brazo robótico y posterior adaptabilidad a la plataforma robótica de la Escuela de Telemática y Electrónica de la Policía Nacional de Colombia, se opta por la aplicación de una encuesta interinstitucional que permita obtener resultados y opiniones que contribuyan al desarrollo investigativo.

La encuesta es proyectada a través de la página de internet http://www.encuestafacil.com/Default.aspx, como se observa en la figura 34, y enviada a los correos electrónicos de 50 participantes, figura 35. Consta de seis preguntas, una de libre opinión, comentarios y sugerencias, por medio de las cuales se busca obtener el nivel de aceptación en los miembros de diferentes instituciones, sobre la implementación de un sistema de brazo robótico en la Policía Nacional, como optimización de la plataforma robótica de exploración fase V.

Título de la encuesta: Test de apreciación del prototipo brazo robótico para verificación de objetos sospechosos con pinza multifuncional.

Figura 32. Proyección de la encuesta encuestafácil.com

Fuente: Grupo de investigación plataforma robótica fase V

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Tabulación general e individual de la encuesta

Gráfica 1. Tabulación general de la encuesta


La gráfica 1, muestra en porcentaje, el número de proyección de encuestas acerca de la viabilidad de la investigación del prototipo, sobre el número de personas que la contestaron a satisfacción. Gráfica 2. Proyección preguntas y respuestas de la encuesta


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46

48

50

Encuestas proyectadasEncuestas respondidas

50

42

Proyeccion de la encuesta

190200210220230

240

250

Preguntasproyectadas Preguntas

respondidas

250

210

Preguntas y respuestas

76 |

En la gráfica 2, se muestra en porcentaje, el número de preguntas proyectadas y el número de respuestas dadas por los encuestados, acerca de la investigación.

Gráfica 3. Tabulación pregunta No 1 de la encuesta

Fuente: Grupo de investigación plataforma robótica fase V Pregunta 1.¿Considera usted que este prototipo disminuirá el índice de mortalidad muertes para los miembros encargados de desactivación y verificación de elementos considerados como explosivos, teniendo en cuenta el índice de accidentalidad que se ha visto durante la historia de la Policía Nacional.?

De acuerdo50%

Completamente de acuerdo

50%

En desacuerdo0%

Completamente en

desacuerdo0%

77 |



Pregunta 2. ¿Considera usted que en un fututo este dispositivo sería necesario incluirlo como elemento para el servicio para los miembros encargados de la verificación y desactivación de objetos explosivos?. Donde los encuestados responden en un 45% estar completamente de acuerdo, en un 52% De acuerdo y tan solo en un 3% en desacuerdo.

Gráfica 5. Tabulación pregunta No 3 de la encuesta.


De acuerdo52%


45%

En desacuerdo3%

Completamente en

desacuerdo0%

De acuerdo40%


60%

En desacuerdo0%

Completamente en desacuerdo

0%

78 |

Pregunta 3 ¿Considera usted que la implementación de este dispositivo mejora la labor policial de los miembros antiexplosivos, usando esta herramienta tecnológica, contribuyendo a la desactivación eficaz de artefactos explosivos?. Con un resultado de un 60% Completamente de acuerdo, 40% deacuerdo y 0% en desacuerdo.



4. ¿Teniendo en cuenta que este dispositivo cuenta con cámara integrada, y que habrá personal capacitado para manipular este prototipo. ¿Considera usted que si se llegara a implementar este dispositivo para la verificación de elementos sospechosos, no disminuirá el índice en el aspecto laboral?. Arroja un resultado en los encuestados con un 45% Completamente de acuerdo, un 40% de acuerdo y tan solo un 5% de encuestados respondieron no estar deacuerdo.

De acuerdo40%


45%

En desacuerdo5%

Completamente en

desacuerdo10%

79 |



Pregunta 5. ¿ Considera usted que la institución contaría económicamente, para la implementación de este dispositivo, que beneficia a la comunidad y a proteger la integridad física de los miembros anti-explosivos? Dando un resultado del 48% completamente de acuerdo, 50% de acuerdo y un 2% completamente en desacuerdo.

Comentarios o sugerencias sobre la investigación: Es necesario que las instituciones le inviertan más recursos económicos y logísticos a estos proyectos para salvar vidas. Es un gran avance para la tecnología en nuestro país y aun más para la Policía Nacional. Dar continuidad a los proyectos para su implementación final. Es muy importante ya que cumple con el objetivo de preservar las instalaciones, las vidas de todos los policías y ciudadanos.

De acuerdo50%Completament

e de acuerdo48%

En desacuerdo0%

Completamente en

desacuerdo2%

80 |

8. DISEÑO INDICADORES DE GESTIÓN Y DE IMPACTO

Impacto Social

Mostrar a la sociedad el avance tecnológico que ha tenido la Policía Nacional, en la búsqueda de soluciones para preservar la vida de sus policiales y personal civil, arriesgando así un mecanismo electrónico y preservando la humanidad. La implementación de éste tipo de dispositivos en el servicio que presta la Policía Nacional de Colombia, permitirá a la sociedad ganar su credibilidad en los trabajos que desarrolla la institución en pro de la seguridad del país y sus habitantes.

El desarrollo de este tipo de plataforma, previo a los prototipos presentados a la institución, permitirá a la Policía Nacional por intermedio de la especialidad antiexplosivo, prestar un servicio más efectivo en las actividades diarias que enfrentan tras la desactivación de artefactos explosivos, siendo ésta, la plataforma robótica, una herramienta eficaz para la ejecución de mencionadas actividades.

Impacto Económico

La Policía Nacional de Colombia, no tendrá que hacer adquisiciones de sistemas electrónicos autosuficientes para el uso de reconocimientos terrestres a corto alcance y puesta de cargas explosivas para su detonación controlada, ya que la institución será autónoma en la creación en masa de plataformas robóticas.

La plataforma robótica de verificación y exploración diseñada en la Escuela de Telemática y Electrónica, en las tres fases desarrolladas, alcanza un costo aproximado de Quince Millones de Pesos ($ 15`000.000.00 mc/te.) y se calcula que la fase final del dispositivo tenga un costo aproximado de Ochenta Millones de Pesos ($ 80`000.000.00 mc/te.) “Gustavo Adolfo Varela Medina, partícipe diseño e implementación plataforma robótica fases I, II y III”, valor que se reduce en el 84% de acuerdo al costo de este tipo de dispositivos que adquiere el país en la actualidad correspondiente a 500 millones de pesos.

81 |

La mayor parte de grupos antiexplosivos de las instituciones de seguridad en Colombia, utilizan para la ejecución de sus tareas, el robot antiexplosivo VANGUARD MK II, importados desde Canadá con un costo de 500 millones de pesos, lo que genera dependencia del proveedor para su mantenimiento y renovación tecnológica; por lo anterior, se ve la necesidad de fabricar en el país, este tipo de robot móvil, con capacidad para trabajar en diferentes tipos de terreno (artificiales y seminaturales), y evaluar remotamente dispositivos que son amenazas de artefactos explosivos. Esto indica que el desarrollo de este prototipo dentro de la Policía Nacional de Colombia, reducirá en un alto nivel los costos económicos, beneficiando a la institución y al Ministerio de Defensa Nacional, con lo que se podrá aumentar el número de dispositivos al servicio del país.

Impacto Institucional

A nivel institucional la Policía Nacional de Colombia se verá beneficiada en la reducción de muertes ocasionadas en desarrollo de las actividades propias del servicio, en especial para el personal del Grupo Antiexplosivos, ya que en muchos casos se ven abocados a realizar la desactivación de cargas explosivas personalmente. Por otra parte, por medio de esta plataforma, la institución se verá más inmiscuida en situaciones de atención de desastres, prestando sus servicios de reconocimiento a los afectados por dicha calamidad.

Los procesos de desactivación de artefactos explosivos en Colombia por lo general, se ejecutan de manera manual, entendido esto, como el contacto directo del funcionario antiexplosivo con el artefacto a neutralizar. Esta práctica representa un alto riesgo de lesiones en la integridad del policía que hace la tarea de desactivación de explosivo de manera directa.

Con la plataforma robótica la institución busca mantener la integridad del ser policial, al enviar en su lugar un dispositivo robótico controlado a grandes distancias, el cual permite al operador a través de forma remota, mantener control total del dispositivo ejecutando las mismas tareas sin arriesgar la integridad física del uniformado.

De acuerdo a las estadísticas del grupo antiexplosivo, en promedio, anualmente en la Policía Nacional resultan lesionados alrededor de 32 uniformados y muertos otros 30 miembros, a causa de artefactos explosivos

82 |

como paquetes, minas antipersonas y carros bombas, lo que según la ecuación 1, representa el 0,039% de los más de 160 mil hombres y mujeres que hacen parte de la institución (ver gráfica 8).

Ecuación 1. Porcentaje de lesionados Policía Nacional

%lesionados = 100%62

totalPONAL

Gráfica 8. Estadística general policías afectados por artefactos explosivos

Fuente: Grupo de investigación plataforma fase IV

La institución permite conocer que la muerte de un uniformado cuesta alrededor de 600 millones de pesos en salarios e indemnizaciones, por lo que la pérdida de 30 de sus hombres, genera un elevado costo económico, como se muestra en la gráfica 9.

Total policías Policías lesionados0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Poolicías afectados

83 |


La implementación de la plataforma robótica en la Policía Nacional, permite reducir el índice de lesionados y/o muertos por lo menos en un 30% anualmente, de acuerdo a las cifras consignadas en las tablas 13 y 14.

1 Policía fallecido: 600

millones2%

30 Policías fallecidoss:

18'000 millones

98%

Estadística gastos económicos por pérdida de uniformado

Gráfica 9. Estadística gastos económicos por pérdida de uniformados

84 |

Tabla 13. Estadística policías lesionados por artefactos explosivos últimos tres años.

POLICIAS LESIONADOS POR EXPLOSIVOS

UNIDAD POLICIAL TIPO DE ARTEFACTO AÑO

2010 2011 2012

ANTIOQUIA MINA ANTIPERSONA 7

ANTIOQUIA MINA ANTIPERSONA 3

CAQUETÁ PAQUETE BOMBA 1

CAUCA CARRO BOMBA 5 8

CAUCA CARRO BOMBA 2

CAUCA MINA ANTIPERSONA 2 2 2

CAUCA PAQUETE BOMBA 1

CASANARE MINA ANTIPERSONA 1

CESAR CARRO BOMBA 2

CÓRDOBA MINA ANTIPERSONA 4

CÓRDOBA MINA ANTIPERSONA 2

GUAJIRA CARRO BOMBA 4

NARIÑO CARRO BOMBA 33

NARIÑO MINA ANTIPERSONA 3

NARIÑO MINA ANTIPERSONA 3

NARIÑO PAQUETE BOMBA 2

HUILA CARRO BOMBA 8

Total 32 17 46


85 |

Tabla 14. Estadística policías fallecidos por artefactos explosivos últimos tres años.


2010 2011 2012DIRAN ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1DIRAN ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1DIRAN ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1DIRAN MINA ANTIPERSONA 1

ANTIOQUIA ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 4ARAUCA ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1ARAUCA ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1

CASANARE ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 3CAUCA ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 4 5 1CAUCA ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 2CAUCA ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1CAUCA CARRO BOMBA 3CAUCA CARRO BOMBA 1CAUCA CILINDRO BOMBA 5CAUCA CILINDRO BOMBA 4CAUCA MINA ANTIPERSONA 1CAUCA MOTO BOMBA 1DIRAN ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1DICAR ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1DIRPO ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1DITRA OLLA BOMBA 1HUILA CARRO BOMBA 1HUILA MOTO BOMBA 2

M. BOGOTÁ ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 2META MOTO BOMBA 1

M. IBAGUÉ ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1NARIÑO ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1 2NARIÑO ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1NARIÑO MINA ANTIPERSONA 1NARIÑO MOTO BOMBA 3

NORTE DE SANTANDER ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 2NORTE DE SANTANDER ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 7 1NORTE DE SANTANDER CILINDRO BOMBA 3

PUTUMAYO ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 8PUTUMAYO ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1

SANTANDER ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 7TOLIMA ARTEFACTO EXPLOSIVO/CARGA DINAMITA 1 1VALLE CARRO BOMBA 2

33 29 29DIRAN: DIRECCIÓN DE ANTINARCÓTICOSDICAR: DIRECCIÓN DE CARABINEROS Y SEGURIDAD RURALDIPRO: DIRECCIÓN DE PROTECCIÓN Y SERVICIOS ESPECIALESDITRA: DIRECCÓN DE TRÁNSITO Y TRANSPORTE

AÑOTIPO DE ARTEFACTOUNIDAD POLICIAL

TOTAL

POLICIAS FALLECIDOS POR EXPLOSIVOS

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9. ESQUEMA TEMÁTICO

Desarrollo del proyecto Para el desarrollo del prototipo plataforma robótica fase IV, se realizaron cinco fases, las cuales se observan en la figura 36, demostrando así, el proceso de investigación llevado a cabo para la implementación.

Gráfica 10. Fases del proyecto

Fuente. Grupo de investigación plataforma robótica fase V

PRIMERA FASE

• DOCUMENTACIÓN

SEGUNDAFASE

• ESTUDIO DE COMPONENTES FÍSICOS DEL BRAZO

TERCERA FASE

• DISEÑO DEL PROTOTIPO EN SOFTWARE DE SIMULACIÓN

CUARTA FASE

• ENSAMBLE DEL PROTOTIPO

QUINTA FASE

• ADAPTACIÓN A LA PLATAFORMA ROBÓTICA

SEXTA FASE

• PRUEBAS Y DETECCIÓN DE FALLAS

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Fase I: Documentación

La documentación para el desarrollo de la investigación, se realiza teniendo en cuenta información de prototipos existentes como referencia para el desarrollo de la fase V de la plataforma robótica, y encuestas dirigidas a personal de la Policía Nacional de Colombia y otras fuerzas como la Armada Nacional de Colombia, Grupos Antiexplosivos, personal de la Policía Nacional de Panamá y el Instituto Nacional Penitenciario y Carcelario “INPEC” que adelantan curso de formación técnico en la Escuela de Telemática y Electrónica como se muestra en la figura 35; los tipos de investigación exploratoria y descriptiva, así como el marco legal del proyecto de acuerdo a lo estipulado en la Constitución Política de Colombia de 1991, leyes, reglamentos y resoluciones vigentes que permiten el libre desarrollo de investigaciones técnicas y tecnológicas en el país.

Fuente. Grupo de investigación plataforma robótica fase V

Figura 33. Socialización de la encuesta

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CAPITULO 1 Comparar tipos de robots anti-explosivos a nivel mundial, implementados por diferentes fuerzas militares.

Robots manipuladores. El diseño de un manipulador robótico se inspira en el brazo humano, aunque con algunas diferencias. Por ejemplo, un brazo robótico puede extenderse telescópicamente, es decir, deslizando unas secciones cilíndricas dentro de otras para alargar el brazo. También pueden construirse brazos robóticos de forma que puedan doblarse como la trompa de un elefante. Las pinzas están diseñadas para imitar la función y la estructura de la mano humana. Muchos robots son equipados con pinzas especializadas para agarrar elementos concretos, como una gradilla de tubos de ensayo o un soldador de arco. Las articulaciones de un brazo robótico suelen moverse mediante motores eléctricos o por presiones ya sean de aceite o de aire. En la mayora de los robots, la pinza se mueve de una posición a otra cambiando su orientación. Una calculadora calcula los ángulos de orientación necesaria para llevar la pinza a la posición deseada, un proceso conocido como cinemática inversa.

Fuente:http://electronica-jaimes.blogspot.com/2010/06/descripcion-de-un-brazo-robotico.html

Algunos brazos multi articulados están equipados con servo controladores, o controladores por realimentación, que recibe datos de un ordenador. Cada

Figura 34. Robots manipuladores

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articulación del brazo tiene un dispositivo que mide ese ángulo y envía ese dato al controlador. Si ese ángulo real no es igual al ángulo de la posición deseada, el servo controlador mueve la articulación hasta que el ángulo del brazo coincida con el ángulo calculado. Los controladores y los ordenadores asociados también deben procesar los datos recogidos por las cámaras que localizan los objetos que se van a agarrar, o las informaciones de sensores situados en las pinzas que regulan la fuerza de agarre.67

Cualidades del brazo robótico

Dentro de los programas de robots con el fin de incrementar la calidad de la vida en el ámbito social, diferentes grupos de investigadores han desarrollado aplicaciones que facilitan la relación de personas que facilitan la relación con personas con discapacidad y su entorno.

Figura 35. Brazo robot

Fuente-http://eve.sunday.over-blog.es/articule-brazo-robótico--funcionamiento-ventajas-para-discapacitados-85849774.html

Los diferentes tipos de brazos robóticos elaborados con el objetivo de ayuda a discapacitados, se concretan en dos aspectos básicos:

Brazo robótico escalador portátil, que es capaz de realizar desplazamientos por superficies verticales mediante un procedimiento con conectores de anclaje ubicados por las paredes, ajustándose a las dimensiones de la 67 (MANUEL, 2010)

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estancia o habitación. Las movilizaciones que se realice, se ejecutan a merced de una programación previa, pero se investiga profusamente para dotarlos de sistemáticas que les permiten realizar tareas de manera autónoma , dotando el mecanismo robótico de un sistema, con cierto grado de inteligencia, para el reconocimiento de imágenes. Brazo robótico con anclaje a silla de ruedas. Las diferentes partes del brazo están elaboradas con estructura de aluminio ligero, teniendo una capacidad de carga que puede llegar a los dos kilos. Por otro lado es un mecanismo portátil puesto que su `peso ronda los diez kilos. Utilización de entornos cerrados habitables. En este ámbito de aplicación se encuentra un amplio sector de poblacional, en el que se incluyen niños, ancianos, personas con problemas cognitivos y discapacitados, susceptibles a precisar ayudas más menos permanentes. Su papel podrá ser asistencial, de rehabilitación, de tele asistencia, etc. De esta forma, tareas como limpiarse las gafas, comer o lavarse los dientes podrán ser ejecutadas por el dispositivo robótico.

Figura 36. Silla de ruedas robotizada

Fuente: ROBIND_C1-4-2011.doc

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El campo de la cibernética y la robótica están experimentando avances prometedores hacia un futuro esperanzador, para el auxilio y tratamiento de situaciones sociales en la que la discapacidad merma la calidad existencial. 68

En la actualidad la mayoría de aplicaciones de los brazos robóticos se ha incrementado, debido a la implementación de tecnología de precisión, gracias a esto se pueden realizar intervenciones quirúrgicas causando menos daño al cuerpo, lo que hace que la demanda por parte de las personas y instituciones, sea cada días más amplio.

De igual forma las grandes industrias, están utilizando la tecnología aplicada a los brazos robóticos, logrando la programación de estos con un fin específico, el cual puede ser el de realizar un trabajo o una función, estos brazos son utilizados más como maquinas capaces de mover grandes pesos con excelente precisión, además de realizar labores tan delicadas como aplicaciones de pinturas, cortes, cargas y otros, etc. En muchos países que se encuentran bajo conflictos, y cuya necesidad primordial es la seguridad de civiles y personal de sus fuerzas militares, encontraron la necesidad de implementar dispositivos que permitieran la exploración, verificación, o desactivación de cualquier elemento que puede representar amenaza pública. Para lo cual se implementaron dispositivos de brazos móviles con unas características como cámaras de video que trasmiten imágenes en vivo para los operarios, además de estar ensamblados sobre plataformas móviles que permiten un acercamiento remoto a los elementos que se desean investigar, logrando así la disminución del riesgo.

La aplicación de robots de seguridad empieza a hacerse realidad tanto en escenarios interiores como exteriores. Cabe destacar el alto índice de robótica de seguridad que se emplea en países como Estados Unidos o Japón, aunque su uso se ha extendido a nivel mundial.

Además de las ventajas de una mayor eficacia y la reducción de operativos humanos para las funciones tradicionales de seguridad, es importante tener en cuenta que el aumento de robots, violencia e incluso el terrorismo provocan que la sociedad demande una evolución de este nuevo enfoque alternativo de la seguridad.

68 (salud, 2011)

92 |

Las expectativas de investigación y logros a obtener vienen en muchos casos alimentadas por conceptos de la robótica que distan mucho de la empleada en la industria, aunque lentos y costosos, avances que se consiguen en la realidad.

Interés e Importancia Del Uso De Robots En Seguridad Civil Una de las mayores ventajas del uso de robots es que puede realizar ciertas tareas en las que in ser humano correría riesgos debido a entornos hostiles o peligrosidad en la tarea en si, o incluso también en aquellas en las que las capacidades humanas están limitadas por la fisonomía y factores como la fuerza o precisión. En la mayor parte de estos casos el robot no tiene por qué desarrollar su trabajo en un entorno especialmente adaptado a sus características, de hecho podría ser totalmente desconocido, continuamente cambiante y con una importante interacción con las personas. Un robot se compone de materiales más resistentes que los de un ser humano que están formados por piel, carne y huesos; ofrecerá por tanto, una mayor tolerancia ante ciertas amenazas que podrían provocar serios daños o incluso la muerte a una persona.

Desde el punto de vista de rendimiento, los beneficios obtenidos al utilizar la robótica en la seguridad son numerosas: e consigue tener al ser humano alejado de situaciones potencialmente peligrosas; y la eficacia en la realización de la mayoría de tareas de vigilancia y seguridad es mucho mayor en los robots que en los seres humanos, al ser maquinas, no se aburren, con lo que no hay una falta de atención durante las horas de vigilancia. Se obtiene una optimización del rendimiento: un robot no se cansa, no necesita comer, no tiene miedo, no olvida sus órdenes, no le afectan los sentimientos o comportamientos emocionales que en los seres humanos afectan negativamente.

Además, la utilización del robot de seguridad sitio tiene ciertas ventajas en relación a ciertos escenarios: el entorno de operación se conoce de antemano y en cierta medida se adaptara para permitir la instalación robótica; y los costos basados en la experiencia de las medidas de seguridad convencionales e inventario documentado de contracción en conjunto proporcionan una base sólida y creíble para la relación coste/ beneficio de las compensaciones.

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La utilización de robots voladores o equipos terrestres que patrullan un perímetro en busca de intrusos en tareas de vigilancia y seguridad, permite aumentar el área controlada, además de poder contar con sensores que le permiten obtener más información que la que obtiene el ser humano, ya sea a través de visión en espectros diferentes, análisis se sustancias químicas ambientales, o percepción de sonidos o movimientos que pasarían desapercibidos a un ser humano. El RioBot El RioBot está diseñado y desarrollado para una amplia gama de operaciones policiales, militares y de seguridad en general. Principalmente aquellas en los que los miembros de las unidades que han de intervenir no tienen plenamente garantizada su seguridad personal o esta pueden correr peligro. Es por ello que el Robot pretende ser un aliado indispensable en este tipo de acciones. Consiguiendo mediante su uso la salvaguarda de la integridad física de los operadores y equipos que lo dirigen.

Figura 37. RiotBotRob

Fuente: http://livecop.blogspot.com/2010/04/technorobot-riotbot-rov -remotely.html

Algunos de los escenarios que han sido estudiados para su desarrollo son: Motines en cárceles y prisiones Disturbios y altercados públicos Operaciones de equipos SWAT Redadas policiales Defensa e intervención sobre perímetros Neutralización de sospechosos Actividades disuasorias

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Seguridad en puntos de control Refuerzo a unidades rodeadas Inspección y aseguramiento de interiores Protección de personalidades VIP Guerra urbana

Esta plataforma porta un arma de munición no letal PEPPERBAL, específicamente una carabina TAC-700 modificada y adaptada para su utilización segura en el robot con una cadencia de disparo de 700 bolas por minuto y una capacidad total de 450 bolas de PAVA, munición no letal. Esta carabina es totalmente solidaria al robot, solo puede ser disparada mediante el mando de control del mismo, lo que imposibilita su empleo por personas no autorizadas.

Para su uso el RioBot dispone de un mando totalmente ergonómico y ligero con el que se puede controlar el movimiento de traslación del robot, el posicionamiento vertical y horizontal de la torreta que monta la carabina y el disparo de la misma. También dispone un sistema de control remoto de largo alcance especialmente desarrollado para esta aplicación que le permite operar a distancias superiores a los 1.500 metros.69 Robot de Intervención Este robot fue destacado para aplicaciones nucleares, durante la temporada de la guerra fría, las investigaciones desarrolladas entorno a la energía nuclear, motivaron la aparición de los primeros tele-manipuladores destinados a la manipulación de elementos radioactivos sin riesgo para el operario.

Actualmente los robots se continúan utilizando para la manipulación de probetas y residuos radioactivos, habiéndose incorporado además a tareas de inspección y mantenimiento en instalaciones con contaminación radioactiva (centrales nucleares). Estos robots de intervención suelen consistir en un vehículo con mando remoto mediante cable que lleva una o varias cámaras de televisión y unos manipulados también operados. Así mismo puede incorporar una serie de herramientas auxiliares adecuadas para poder superar las tareas que se pretende lleve a cabo. Similares a estos robots son los utilizados en tareas de rescate y seguridad ciudadana (desactivación de explosivos por ejemplo).70

69 (BRAZOS ROBÓTICOS EN LA INDUSTRIA AUTOMOVILISTICA) 70 (DISA.BI.EHU.ES)

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Figura 38. Robot de intervención

Fuente:http://www.disa.bi.ehu.es/spanish/asignaturas/17219/Robots_Servicios-Barrientos.pdf

EL WAM GUARDIAN Un manipulador móvil permite sumar las ventajas de los dos robots que lo conforman: la plataforma móvil y el brazo robótico. De este modo, el manipulador móvil extiende el espacio de trabajo del manipulador, permitiendo que opere en espacios a los que no podría acceder por sí mismo, mientras que la plataforma móvil adquiere nuevas funciones de manipulación, como la manipulación de objetos, uso de herramientas o sensores o transporte de cargas. De esta forma, el robot se convierte en una excelente herramienta para el desarrollo de múltiples tareas. G-WAM es el manipulador móvil surgido de la unión tecnológica de Barrett Technology y Robotnik. G-WAM es capaz de manejar prácticamente cualquier objeto, así como de interactuar ágilmente en diversos entornos. Guardian WAM es la mejor y más completa plataforma para aplicaciones en ambientes interiores como exteriores. Por sus características, es idóneo para la ejecución de diversas aplicaciones:

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Manipulación móvil en interiores/exteriores y entornos que requieran alta movilidad. Búsqueda y desactivación de explosivos improvisados IEDD o armamentísticos EOD. Medición remota, toma de muestras y generación de mapas. Aplicaciones militares.71

Figura 39. G-WAM

Fuente: http://robotnik.es/es/productos/manipuladores-moviles/g-wam

Dimensiones Del Wam 1.130X500X750 mm (Cadenas/WAM Replegado) 1.130x500x1.720 mm (Cadenas/WAM extendido) 1.130x830x856 mm (Ruedas/WAM replegado) 1.130x830x1.830 mm (Ruedas/WAM extendido) Peso: 140 Kg. (+herramientas) Capacidad de carga: 4 Kg. Velocidad: 3m/s s. Configuración Arquitectura ROS Software de código abierto

71 (ROBOTNIK)

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El G-BALL Este consiste en la interacción de la maquina con el control que permite obtener beneficios frente a la posibilidad de un monitoreo continuo y la manipulación y carga de objetos. De este modo, el manipulador móvil posibilita que el brazo robot interactúe en espacios a los que no podría acceder por sí mismo, mientras que la plataforma móvil adquiere nuevas posibilidades de manipulación, como el manejo de objetos o la elevación de cargas. De esta forma, el robot se convierte en una excelente herramienta para el desarrollo de múltiples tareas.

G-BALL es un manipulador móvil compuesto por la plataforma móvil Guardián y el brazo robótico Power Ball, diseñados por Robotnik y Schunk, respectivamente. Del G-BALL son destacables sus altas prestaciones, así como su competitivo precio. Por sus características, es idóneo para la ejecución de diversas aplicaciones: Navegación en exteriores / interiores que requieran alta movilidad. Búsqueda y desactivación de explosivos improvisados iedd o armamentísticos Vigilancia remota. Medición remota y generación de mapas.

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Figura 40. G-BALL

Fuente:http://robotnik.es/es/productos/manipuladores-moviles/g-ball

El G-MOD

Robot modernizado por Robotnik el cual es capaz de integrar servo accionamientos modulares, que incorporan motor reductor, etapa de potencia y controlador, de forma que el brazo resultante no requiere de un armario de control externo. Así pues, la conexión externa del brazo se reduce a 2 hilos de alimentación y 2 hilos CAN bus.

El brazo robótico está basado en el diseño original de la Universidad de Economía y Tecnología de Budapest (Departamento de Ciencias y Tecnologías de la Fabricación). Los elementos y brazo se ajustan a los requerimientos de cada aplicación, pudiéndose elegir un brazo convencional o rediseñar los elementos de unión con los parámetros de cada aplicación específica. Este tipo de brazo, que integra etapa de potencia y control, es el más adecuado para su instalación en unidades móviles (plataformas móviles o androides).72 Por sus características, es idóneo para la ejecución de diversas aplicaciones: 72 (ROBOTNIK)

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Alimentación a 24VDC (no requiere cargar con un pesado inversor). Control mediante bus CAN: a diferencia de un brazo robot industrial, sólo se requiere externamente una tarjeta CAN y un equipo PC, no precisa de un armario de control.

Las dimensiones de los enlaces se hacen de acuerdo con las necesidades del entorno y espacio de trabajo.

Figura 41. G-MOD

Fuente: http://robotnik.es/es/productos/manipuladores-moviles/g-mod Brazo Kinova Jaco El Brazo Realiza movimientos de manera silenciosa y con gran suavidad gracias a sus 6 grados de libertad con una rotación ilimitada en cada eje. Los ejes son del tipo "aluminum compact actuator discs" (CADs) con un diseño único. Cada brazo del robot JACO consiste en dos series distintas de 3 CADs idénticas, intercambiables y de fácil sustitución, vinculados entre sí por un cable con tecnología ZIF (zeroinsertionforce). Su estructura principal, hecha enteramente de fibra de carbono, proporciona una robustez y durabilidad óptimos, así como una imagen muy vanguardista. El brazo está montado sobre una estructura estándar de aluminio extruido que puede colocarse en casi cualquier superficie.

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La pinza La pinza se compone de tres dedos que se pueden controlar individualmente. Su estructura única, compuesta por plástico bi-inyección (pendiente de patente), dota a la pinza de gran flexibilidad y un agarre sin igual. La tecnología del Brazo permite a los dedos adaptarse a cualquier objeto sea cual fuere su forma. A modo de ejemplo, puede coger desde un huevo con la mayor suavidad hasta una a una jarra de manera firme.

Figura 42. Brazo Kinova Jaco

Fuente: http://robotnik.es/es/productos/brazos-roboticos/brazo-kinova-jaco

Control El robot se puede controlar desde un ordenador o con los 3 ejes de Kinova, (mando de 7 botones). El control es intuitivo y permite a los usuarios navegar usando tres modos diferentes: trasladar, rotar y agarrar. Además, Kinova cuenta con un sistema inteligente de prevención de singularidades que mantiene el brazo seguro lejos de lugares no deseados. El robot JACO es muy flexible y puede adaptarse a todas las necesidades de los usuarios.

Software El robot JACO cuenta con una interfaz de programación avanzada (API) que permite a los programadores aumentar su experiencia a otro nivel. Dicha API, vinculada al robot a través de un conector USB 2.0, permite a los programadores configurar parámetros avanzados e integrar el robot en sus propios sistemas. La interfaz de programación viene con toda la

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documentación completa y varios ejemplos de código. Adicionalmente nuevas actualizaciones son lanzadas de manera regular.73 EL UNAM Científicos mexicanos construyen un brazo robótico de base móvil capaz de desactivar bombas, manipular objetos delicados o peligrosos, pero además con características superiores a los construidos en países como Japón o China, pero con la característica especial, es que es de menor costo. Este brazo robótico podrá ser operado de tres formas: vía remota alámbrica, inalámbrica y bajo programación previa, lo que reducirá el riesgo para las personas en caso de tener que realizar alguna actividad peligrosa, como la manipulación de material explosivo. Una ventaja de fabricar este tipo de tecnología en México, señaló Rodríguez Ángeles, es su precio, pues mientras un robot importado puede llegar a costar tres millones de pesos, el valor de uno construido en el país alcanzaría los 750 mil pesos, aunado a que las refacciones pueden ser adquiridas con mayor facilidad y el mantenimiento, al ser realizado por expertos nacionales, reduciría de manera significativa su precio. Además, este robot puede asistir a personas con alguna discapacidad física, por ejemplo, al llevar y traer objetos como medicamentos, libros y alimentos, de forma segura. Los investigadores de la sección de Mecatrónica también trabajan en la creación de un software amigable, para que cualquier persona pueda programarlo y operarlo, características que no tienen las versiones extranjeras. Otra aplicación es en la industria, por ejemplo la automotriz; la idea es que sólo uno de los brazos mecánicos sea programado y este a su vez transmita la orden a los demás para trabajar de manera sincronizada, explicó el doctor en Ciencias.

73 (ROBOTNIK)

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La máquina contará con 10 grados de libertad de movimiento: siete en el brazo, lo que le permitirá tener mayor versatilidad a la hora de ejecutar tareas, y tres en la base, lo que le dotará de una movilidad omnidireccional, es decir, que podrá trasladarse en todas direcciones, inclusive girar sobre su propio eje, característica que muy pocos de su categoría tienen. Este robot contará con dos grupos de motores, uno para mover a plenitud el brazo y otro que impulsará la base móvil, además de un procesador de información, encargado de traducir al robot las órdenes a realizar.

El peso total de este brazo robótico será de entre 12 y 15 kilogramos lo que le permitirá desplazarse con gran estabilidad, característica muy importante a la hora de estar manejando materiales delicados o peligrosos.

El investigador prevé que el brazo pueda estar terminado en un plazo no mayor a dos años, aunque en caso de recibir mayor apoyo por parte de otras instituciones públicas o de la iniciativa privada, el tiempo podría reducirse a tan solo unos cuantos meses.

Actualmente el proyecto cuenta con el respaldo del Cinvestav, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y el Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal (ICyTDF).74

Figura 43. Unam

Fuente: http://alfonsocruz.blogspot.com/2010/08/cientificos-mexicanos-trabajan-en-un.html

74 (LA PRENSA)

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SANDIA ROBOTIC HAND Científicos o investigadores logran una investigación plena y su trabajo se ve reflejado en la mayor precisión y complejidad de un robot. Es de deducir que el costo del proyecto aumentara por obvias razones. En Estados Unidos, uno de los organismos que mayor presupuesto maneja para la financiación de proyectos de I+D es DARPA, la agencia vinculada al Departamento de Defensa que se encarga de desarrollar (y financiar) proyectos con aplicación en el ámbito militar. Uno de los mayores problemas de las tropas estadounidenses actualmente son los explosivos, minas y bombas trampa que pueden encontrar en Irak o Afganistán (algo que pudimos ver retratado en la película. En Tierra Hostil y, precisamente, gracias a DARPA, el Laboratorio Nacional Sandia ha desarrollado una mano robot de bajo coste con la que se podrían manipular artefactos explosivos a distancia con bastante precisión- Si bien muchos equipos de artificieros (tanto en el ámbito militar como en las unidades policiales) disponen de robots para manipular/desactivar explosivos, éstos suelen tener unos brazos mecánicos algo toscos que no permiten movimientos extremadamente precisos. De hecho, dentro de la robótica, construir una mano que permita libertad de movimientos y precisión es una tarea bastante compleja que suele disparar los costes de desarrollo. El Laboratorio Nacional Sandia, a través del equipo liderado por el investigador Curt Salisbury, ha sido capaz de desarrollar una mano robot con la suficiente movilidad como para imitar el movimiento de la mano de una persona y, además, a un coste razonable ofreciendo además modularidad y flexibilidad. La mano robot incluye, como accesorios, distintos tipos de dedos que se acoplan a la estructura con imanes y, por tanto, permiten realizar distintas funciones con un intercambio rápido de estos dedos que pueden convertirse en linternas, destornilladores o cámaras. Esta configuración permite al usuario reconstruir la mano robot rápidamente y los dedos se pueden colocar en sus emplazamientos fácilmente. De hecho, si al robot se le desprendiese un dedo, éste podría cogerlo con el resto de los dedos y colocarlo dentro del emplazamiento sin necesidad de que el robot tenga que volver al centro de control. El sistema de control es otro de los puntos fuertes de esta mano robot puesto que el operador controla el sistema colocándose un guante en la mano y trasladar así los movimientos captados por el guante al robot que, además,

http://alt1040.com/tag/darpa

http://es.wikipedia.org/wiki/Laboratorio_Nacional_Sandia

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dispone de una especie de piel artificial (realizada a base de un gel) con el que emular el tacto de una mano humana y la presión ejercida sobre los objetos que agarra. Esta mano posee 12 grados de libertad frente a otros desarrollos realizados que, para conseguir una movilidad similar, han empleado 10 veces más de presupuesto. Gracias a esta reducción de costes de desarrollo, y esperan que también de operación, esta mano robot podría ser un dispositivo que podría fabricarse a costes ajustados y dotar a los equipos de desactivación de explosivos de una potente y precisa herramienta que permita desactivar artefactos sin necesidad de hacerlos explosionar (preservando así cualquier indicio o prueba que permita desarrollar una investigación).75

Figura 44. Sandia Robotic Hand

Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=gDFBbCmlKHg

El WARRIOR

Con el lanzamiento de Warrior (Guerrero), un robot con grandes ruedas y un potente brazo mecánico, los robots militares se hacen notablemente más grandes y más adaptables. El robot se mueve mediante una cinta oruga, igual que los tanques. Puede subir escaleras, sortear terrenos complicados y llevar a cabo tareas que van desde lo más delicado (abrir puertas de coches) hasta lo más destructivo (destrozar ventanas de coches) con su brazo mecánico de 2 metros de longitud.

75 (PHYS.ORG)

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Warrior es el último invento de iRobot, la empresa de Bedford, Massachusetts (EE.UU.) más conocida por su aspirador robótico Roomba y por su línea de PackBots con control remoto que usan las fuerzas de combate de Estados Unidos para desactivar aparatos explosivos improvisados y llevar a cabo otras tareas peligrosas. Este nuevo robot se puede armar: en una prueba lanzó un cohete que atrae explosivos para despejar el paso de minas u otros obstáculos (ver vídeo). Warrior, que pesa unos 205 kilos incluyendo el brazo mecánico, es más de 5 veces más pesado y mucho más grande y fuerte que un PackBot. Eso significa que Warrior puede tener usos mucho más diversos, según Tim Trainer, vicepresidente de operaciones para robots gubernamentales e industriales en iRobot. “Los robots pequeños tienes que optimizarlos para misiones concretas. Con Warrior proporcionamos una mayor flexibilidad”.

Figura 45. Warrior

Fuente: http://www.medulardigital.com/main.php?act=dnews&s=1&n=2719

Packbot está diseñado para llevarse como una mochila. Warrior es demasiado grande para eso puesto que mide un poco menos de un metro de ancho y medio metro de alto con el brazo plegado. El motor eléctrico da al robot una velocidad punta de 12,9 kilómetros por hora y la potencia suficiente como para arrastrar un coche grande. Las orugas y “aletas” del robot le permiten pasar por encima de obstáculos de hasta un metro de alto y pararse y alcanzar objetos que estén a 3,5 metros del suelo. El brazo puede levantar pesos de hasta 68 kilos.

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Dos prototipos de este robot, con el hardware sin refinar del todo, se enviaron para explorar los edificios dañados de la planta nuclear de Fukushima Daiichi el año pasado después del accidente. A lo largo de los últimos años se han visto varios prototipos del Warrior en las ferias pero solo ahora, después de pruebas exhaustivas, se ha terminado el diseño. El Warrior ya está preparado para producirse en serie y ya se puede encargar, según iRobot, aunque la empresa aún no ha anunciado ningún pedido importante.

Warrior se controla usando el software de iRobotAware 2 y -al igual que para los demás robots terrestres de la empresa- se opera a distancia usando un mando de la Xbox. Quien lo maneja ve la situación desde hasta 6 cámaras distintas colocadas en el chasis, brazo y pinza del robot.

Trainer explica que Warrior se puede usar para cualquier cosa, desde la búsqueda y el rescate -para levantar escombros, por ejemplo- hasta para maniobras más delicadas, como abrir la puerta de un coche para investigar un paquete sospechoso. También se pondrán a disposición de los compradores otros accesorios, como equipos de rayos X, o equipos contra incendios. Los trabajadores de la planta Fukushima Daiichi no contaban con un equipo especial, pero aun así pudieron usar el robot para limpiar salas contaminadas de radiación para que fueran seguras para los humanos, afirma Trainer. “Incorporaron una aspiradora con cinta adhesiva al brazo para aspirar el polvo radioactivo”. 76 EL PACKBOT Actualmente casi todos los países disponen de robots terrestres militares en sus arsenales, tomando a EE.UU como referencia una vez mas, el ejercito americano utiliza principalmente dos tipos de vehículos terrestres, autónomos y teleoperados. Para misiones ofensivas, reconocimiento de grandes extensiones, desactivación de minas, etc. Desde. Tanques, camiones o todoterrenos (Humvees) generalmente teleoperados para misiones ofensivas, reconocimiento de grandes extensiones, desactivación de minas, etc. La mayoría de estos vehículos o carros de combate tienen su origen en un modelo convencional al que se le adaptan sistemas de visión y conducción remota. Sin embargo, donde mas 76 (MEDULARDIGITAL.COM)

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se identifica el robot militar es con los sistemas de tamaño medio transportables por un soldado por ejemplo el robot o el packbot ambos similares a pequeños tanques.

Figura 46. Packbot

Fuente: http://www.disam.upm.es/~barrientos/Curso_Robots_Servicio/R_servicio/Def

ensa_files/Robots%20de%20Seguridad%20y%20defensa.pdf EL TALON El talón es capaz de ser equipado con equipos de reconocimiento, cámaras y otros sensores; con armas de fuego, ametralladoras, lanzagranadas,, o lanzador de cohetes antitanques. El Packbotesta equipado con cámaras y sistemas de comunicación y puede llevar diferentes brazos robotizados por lo que es idóneo para labores de reconocimiento en extensiones de corto alcance o desactivar explosivos. Este robot se enmarca dentro de los robots portátiles, con sus 57 Kgs de peso, destinados a desactivación de explosivos. Una de las principales características de estos robots consiste en su gran resistencia. Entre los ejemplos citados por el fabricante se encuentran un caso en el que el mismo robot ha llegado a detonar explosivos hasta en tres ocasiones durante su desactivación o el caso en el que el mismo robot ha llegado a detonar explosivos hasta en tres ocasiones durante se desactivación o el caso de uno que resistió la caída desde un puente tras ser alcanzado el transporte en el que se trasladaba.

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Figura 47. Robot Talon

Fuente:http://www.disam.upm.es/~barrientos/Curso_Robots_Servicio/R_servicio/Defensa_files/Robots%20de%20Seguridad%20y%20defensa.pdf

Entrando ahora en las características del Talón como robot móvil debemos señalar que es un robot que basa su movimiento en un sistema diferencial que se adhiere al suelo mediante una oruga. Esto permite al robot superar gran cantidad de obstáculos, entre ellos escaleras con inclinación de 43 º y nieve en espesores de hasta 38 cm. Otra característica añadida a este robot es que toda la zona central del cuerpo del mismo está protegida por una funda antibalas, de forma que el Talon es capaz de aguantar el fuego enemigo sin que este dale sus sistemas de navegación. Lo que no puede ser protegido son el brazo robótico y las cámaras, puesto que deben sobresalir del cuerpo central del robot.

EL AUNAV

Este robot contiene potentes tenazas que permiten acceder al maletero, al capo o al interior de un vehículo deformando el metal o atravesando los cristales con rapidez y eficacia. Sin necesidad de realizar disparos. Máxima precisión y una rotación de 360 grados que permiten a la pinza extraer los cables de un detonador, separar elementos peligrosos y mover piezas delicadas. Equipado con un brazo hidráulico con una capacidad de elevación de hasta 2250 kg, suficiente para mover un vehículo de tamaño mediano o retirar un artefacto de elevado peso del interior de un vehículo, con gran potencial de alcance con un brazo de 3,5 metros de longitud. Sistema digital de transmisión bidireccional de datos, COFOM, que permite un control absolutamente fiable del robot, incluso en entornos radioeléctricamente

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saturados, y la transmisión simultánea de varias imágenes de video en tiempo real sin deterioro de la resolución. En línea de visión directa el alcance es de hasta 3 km y en entornos urbanos es de hasta 700 metros.

Figura 48. Robot Aunav

Fuente: http://www.proytecsa.net/es/robot-aunav-desactivacion-explosivos cochbombas.html

FASE II: Estudio de Componentes Físicos Se tuvo en cuenta diferentes elementos tales como el aluminio, acero, empac y el nylon con los cuales se podría construir una estructura electromecánica que sea resistente y eficaz para al realizar las diferentes exigencias para lo cual se ha construido.

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CAPITULO 2

Fase II Estudio de los componentes físicos del brazo

Realizar estudio de los componentes físicos, de comunicación y electromecánicos que optimicen el buen funcionamiento del dispositivo.

Sistema de cámaras del brazo.

Se adaptó una cámara de video al brazo con el fin de que el operario del dispositivo tenga la visibilidad de los elementos que va a manipular, para esto se utilizaran las mismas cámaras de la plataforma fase IV. Las cámaras ip se conectan directamente a una conexión LAN (rj45) de su instalación de internet, red doméstica, inalámbrica o wifi y llevan incorporado un servidor web. son cámaras totalmente autónomas del ordenador, se les asigna una dirección ip interna, y tan sencillo como teclear esa dirección ip desde cualquier navegador para acceder a la cámara y disponer de los menús que permiten todo tipo de funciones; visionar, realizar grabaciones, escuchar, alarmas, etc. vd. puede controlar su hogar, oficina o negocio desde cualquier lugar que disponga de internet.

Fuente: optimización plataforma robótica de exploración fase IV

Figura 49. Figura 49. Cámara IP TL-SC3171Cámara IP TL-SC3171

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La cámara TL-SC3171 utiliza 12 IR (infrarrojo) Luz de LED como un medio para obtener imágenes claras en la oscuridad y un mecánico industrial ICR (IR Cut-filtro desmontable) Filtros completamente que la luz durante el día, asegurando un vídeo vivo tan claro como el que se vería a simple vista; ambas funciones no disponibles en las tradicionales cámaras día / noche que dio lugar a una calidad de imagen pobre, tanto durante el día y como en la noche. Transmisión de doble flujo A diferencia de las cámaras IP que funcionan a modo de compresión sólo MPEG-4 o MJPEG, la cámara TL-SC3171 puede entregar MPEG-4 y MJPEG simultáneamente flujos ---- MJPEG se produce sin pérdidas, mientras que el ancho de banda que consume vídeo y MPEG-4 produce de manera eficiente comprimido "pequeño tamaño" vídeo. Ahora, con la cámara TL-SC3171, se puede controlar las salas locales con MJPEG corriente y de oficinas remotas con MPEG-4 corriente, respaldando a todos ellos a un servidor en formato MPEG-4.i Características:

• 1/4 "CMOS de escaneo progresivo sensor produce imágenes claras y nítidas.

• Mecánica de corte IR removible para el filtro para un verdadero día / noche de vigilancia.

• 12 LEDs infrarrojos asegura 10 metros (32,8 pies) de alcance efectivo de visión nocturna.

• 2-audio bidireccional permite a los usuarios escuchar y hablar a distancia.

• Entrada / salida digitales puertos para alarma externa y sensor. • MPEG-4/MJPEG dual streams simultáneos para la vigilancia remota

de grabación y locales. • Compatible con 3GPP permite una vigilancia de vídeo en directo

desde teléfonos 3G. • El paquete de software de gestión con capacidad para 16 cámaras al

mismo tiempo. • SSL / HTTPS cifrado protege su privacidad de intrusos maliciosos. • Función de incorporado Watchdog reinicia automáticamente la cámara

IP cuando se detectan errores. • Movimiento desencadenó alertas de correo electrónico para

mantenerte actualizado sobre la situación en el terreno. • Velocidad de fotogramas a 30 fps en resolución VGA para video sin

problemas.

Sensor de imagen: 1/4" CMOS de escaneo progresivo

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Lente: F: 2,0, f: 4.3mm Ángulo de visión: Diagonal 61°, 48°; horizontal, vertical 36° Zoom digital: 10x digital Mecanismo: Día / Noche. Mecánica de corte IR removible para el filtro: 12 IR (infrarrojos) LEDs. IR Distancia de trabajo: 10 metros (33 pies) Iluminación mínima: 0,5 Lux (0 lux cuando IR On) Video / Imagen: Compresión de vídeo. Motion JPEG, MPEG-4. Frame Rate y resoluciones hasta 30 (NTSC) /25 (PAL) fps a 640x480, 320x240, 160x120. Streaming de vídeo. Secuencias Motion JPEG y MPEG-4 (streaming dual).ii Ajustes de imagen: Rotación: Mirror, Flip, flip mirror Brillo, contraste, saturación, matiz Capacidades de pantalla: Hora, fecha, texto e imagen privacidad Audio: Comunicación de audio

Bidireccional (full duplex) Entrada de audio. El micrófono integrado y conector de entrada externa. Salida de audio. De línea de audio Conector de salida para altavoz externo. Alarma y Gestión de Eventos: Eventos de disparo Incorpora detección de movimiento, el horario de entrada de alarma externa. . Red: Normas y Protocolos Bonjour, TCP / IP, DHCP, PPPoE, ARP, ICMP, FTP, SMTP, DNS, NTP, UPnP, RTSP, RTP, RTCP, HTTP, TCP, UDP, 3GPP/ISMA RTSP

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Seguridad: Niveles de acceso multiusuario con protección por contraseña, el cifrado HTTPS Interfaces: De interfaz de red

1 RJ-45 para Ethernet 10/100 Base-T Conector de alimentación DC Power Jack Salida de audio Jack de 3,5 mm para entrada de micrófono Jack de 3,5 mm para salida de altavoz.iii Gestión Software incluido Visualización y grabación de hasta 16 cámaras Requisitos mínimos del sistema: CPU: Pentium 4 a 1,8 GHz (o equivalente AMD). Tarjeta gráfica 64 MB de RAM tarjetas gráficas (o equivalentes de a bordo tarjetas gráficas). Memoria: 512 MB de RAM Navegador compatible Internet Explorer, Firefox, Chrome, Safari Compatible con sistemas operativos 98/ME/2000/2003/XP/Vista/7 de Windows, Mac OS Leopard 10.5 General: Fuente de alimentación externa 12VDC, 12W MAX/1A Certificación: CE, FCC, RoHS Medio ambiente: Temperatura de funcionamiento: 0 ℃ ~ 40 ℃ (32 ℉ ~ 104 ℉ ) Temperatura de almacenamiento: -40 ℃ ~ 70 ℃ (-40 ℉ ~ 158 ℉ ) Humedad de funcionamiento: 10% ~ 90% sin condensación Humedad de almacenamiento: 5% ~ 90% sin condensación.

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Tabla 15. Características de la cámara.

CÁMARAS FIJA

CARACTERÍSTICAS Vivotek IP8151n TL-SC3171 WFB-130NP

Operación D/N D/N D/N

Protocolo IP IP IP

Power 12VDC/24VCA/1ª 12VDC/1A 12VDC/1A

Tarjeta gráfica 64 MB de RAM

Sensor de imagen CMOS 1/3" 1/4" CMOS de

escaneo progresivo

Resolución 1280 x 1024 píxeles.

640x480, 320x240, Pixeles

1280 x 1024 píxeles.

IR Distancia de trabajo

12 IR. 10 metros (33 pies)

Iluminación mínima 0,04 LUX / F1.2 (Típica)

0,5 Lux (0 lux cuando IR On) 0,4 Lux

Temperatura 10 ° ~ 50 ° C 0 ℃ ~ 40 ℃ 0 ℃ ~ 40 ℃

Costo $ 380.000 250.000 340.000


Debido a que las cámaras comparativas de acuerdo a sus especificaciones y características, se ajustan a los parámetros requeridos para la

Figura 50. Cámara utilizada en el brazo robótico.

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implementación, se decide adaptar al prototipo, la cámara IP TL-SC3171 (figura 59), por representar menor costo económico para la investigación.77 Sistema de comunicación.

La comunicación entre el control y el dispositivo se realizo por protocolo wireless (WAP) teniendo en cuenta las características que este maneja y sus ventajas tales como distancia y seguridad entre otros. Para su uso es necesario contar con dispositivos tales como un sofware con su respectiva programación, 2 router, una tarjeta arduino duemilanove (2009) con tarjeta atmega 328, que permitan la modulación y la demodulación de la información.

WAP: Wireless Application Protocol

El WAP (Wireless Application Protocol), es como su nombre indica un protocolo para aplicaciones sin cable. Es decir, el WAP es el resultado de los Fórums de WAP que se realizan para proporcionar a la industria las especificaciones tecnológicas para el desarrollo de aplicaciones y servicios que operen bajo las redes de comunicaciones sin cable. WAP especifica los protocolos de redes para aparatos de comunicaciones sin cable como son los teléfonos móviles, las agendas personales o PDAs, etc.

Por tanto, la tecnología WAP incluye tanto las especificaciones a nivel de datos transmitidos por la red de comunicaciones como las especificaciones a nivel de internet como son XML, URLs y los formatos de datos con los que se vaya a trabajar. Así pues, uno de los objetivos que se persiguen con WAP es acercar los contenidos de Internet y los servicios avanzados de datos a los teléfonos celulares digitales y a otros terminales de comunicaciones sin cable. Otro objetivo es crear un protocolo que permita trabajar con diferentes redes de comunicaciones sin cable.78

77 Disponible en : optimización plataforma robótica de exploración fase IV Escuela de telemática policía nacional de Colombia. Consultado el 04 de febrero de 2013 78Disponible en internet: Pedro Navarro Pérez. Redes (Ingeniería Informática).http://www.uv.es. consultado el 10 de febrero de2013

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Figura 51. Funcionamiento de una red WAP

Fuente:http://217.116.8.23/publicac/publbit/bit117/quees.html

Router

El Router Rompemuros 3Bumen 2012 tiene la mayor potencia y alcance entre todos los routers actuales, mezcla la tecnología Propia 3bumen High Power y una maravillosa potencia de 1000 mW, para lograr un cubrimiento superior. Cuenta con 2 antenas de 5dBi cada una y su alcance en línea de vista supera los 1000mts. Este Router es compatible con los estándares de la IEEE 802.11b, 802.11g y 802.11n estos en conjunto con sus dos antenas pueden alcanzar velocidades de transmisión de hasta 300Mbps.79 Su alimentación puede ser por el adaptador de 12V (incluido) o puede usarse el sistema P.O.E (PowerOver Ethernet) el cual permite la ubicación del router en lugares estratégicos. Puede crear y gestionar 5 redes inalámbricas diferentes, las cuales permiten: ponerle un nombre diferente a cada una, limitar la velocidad de transmisión o utilizar un tipo de seguridad para cada red. Permite crear controles de navegación, tales como evitar el acceso a sitios no deseados o restricción de acceso por horarios. Cuenta con 3 modos de operación: 1.como router, 2. como Access Point, 3. Como repetidor de otra red inalámbrica, además de los modos avanzados de conexión WDS. Reconocido por muchos clientes como el mejor router del mercado, en esta nueva versión además de su excelente cobertura lograran encontrar características únicas y especiales 3bumen. 80 79optimización plataforma robótica de exploración fase IV. (3BUMEN, 2011), 3bumen.com. Recuperado el 8 de Octubre de 2012, http://www.3bumen.com/es/iproductos/ver/25/router_n_de_alta_potencia_1000mw_ref__rompemuros/ 80Ibid. Pág 8

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Tabla 16. Características técnicas del router rompe muro 3 bumen

Fuente:optimización plataforma robótica de exploración fase IV

Ficha técnica:

• P.O.E (Power Over Ethernet). Elimina la necesidad tomas de Corriente cercanas pues permite la alimentación eléctrica mediante el mismo cable de red. (El equipo soporta la función e Incluye el inyector P.O.E.

• Soporta y gestiona el nuevo protocolo de direccionamientoIPv6. • Increíble Capacidad de Memoria flash de16 Mb y 32 de RAM, Más del

doble de la gran mayoría de routers. • 5 Redes Inalámbricas Programables. • Soporta actualización de Firmware vía WEB. • Soporta instalación de Sistemas Operativos

Independientes/Libres/Personalizados vía TFTP. • Soporta VPN independiente por cada Puerto LAN y WAN. • Potencia de 1000mW con Modificación de Frecuencia Patentada para

lograr un cubrimiento sorprendente. 1 Vatio de Potencia Regulable. • Modo Repetidor incluido y fácilmente Configurable. • Manual 100% en español y videos en tu idioma. • Utiliza tecnología 802.11n y es compatible hacia atrás con 802.11b/g. • Cuenta con 2 antenas desmontables de 5dBi cada una con conector

SMA. • Alcanza velocidades de hasta 300Mbps. • 4 Puertos LAN 10/100 Mbps Ethernet. • 1 Puerto WAN 10/100 Mbps Ethernet. • Alimentación de 12V usando P.O.E o el adaptador incluido.

ROUTER Banda de frecuencia 2.4Ghz Antena 5dBi (externa)

Seguridad WPA-PSK(TKIP), WPA2-PSK (AES) WEP 64/128 bits

Dimensiones 174x103x30 Power DC 12V/1A. Operación Temperatura: 0°C ~ 40°C (32°F~104°F) Sistema Windows, Mac y Linux. Trasmisión 300Mbits/seg. Cobertura 500m/ línea vista y 200m/obstáculos Certificación FCC, IEEE 802.11b, 802.11g y 802.11n

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• Adaptador de Corriente de alta calidad con Filtro de Ferrita. • Diferentes modos de operación, como router, como Access Point o

como Cliente Inalámbrico. • Conexión Distribuida usando WDS. • Soporta varios sistemas de seguridad: WEP, WPA, WPA2, WPA2-

PSK, WPA2-AES, RADIUS y WPS. • Calidad de Servicio con balanceo inteligente de carga QoS. • Turbo Multimedia Wi-Fi (WMM). • Control Paternal con filtro web por palabras claves o restricción por

horarios. • Firewall seguro de fábrica con soporte de NAT, Port Forwarding o Port

Mapping. • UPnP. • DMZ y SPI. • Dynamic DNS. • VLAN. • VPN Pass-Trough. • Firmware en español y actualizable vía HTTP81

Figura 52. Router inalámbrico tribuna rompemuro 3bumen y router de alta potencia tp-link doble

Fuente: optimización plataforma robótica de exploración fase IV Características Router tp-link TL-WDR4300. 3 antenas de 5dbi. Especificaciones.

• Frecuencia de trabajo 2.4 GHz 300Mbps y 5 GHz 450Mbps ancho de banda disponible.

• Puertos USB. • Boton ON/OFF para conectar o desconectar la señal inalámbrica.

81Ibidpág 8

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• Velocidad hasta 750Mbps. • Dimensiones (altura, ancho, profundidad) 3x24x16


Características

• Marca TP-Link. • Transferencia: 150Mbps. • Conexión USB 2.0. • Rango de frecuencia: 2.4 - 2.4835 GHz. • Antena dipolo omnidireccional removible RP-SMA

Compatible con: Win98 / Win2000 / WinMe / WinXP (32 o 64 bits) / WinVista (32 o 64 bits) / Win7 (32 o 64 bits).

Tabla 17. Características dispositivos de red

DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN DE RED

CARACTERÍSTICAS Routerrompemuros 3bumen

Router tp-link TL-WDR4300.

Antena Wifi

Frecuencia de trabajo 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz

Antena 2 de 5dbi 3 de 5dbi Dipolo omnidireccional

Transferencia 300Mbps 300Mbps 300Mbps

Alcance 1000m 700m 800m

Modos de uso Como router o repetidor Como router

Costo $ $ 270.000 $ 260.000 $ 300.000


Figura 53. Antena Wifi Internet Rompe Muros | Clase N | 150 Mbps

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Con el fin de brindar al dispositivo mayor alcance inalámbrico que permita salvaguardar la integridad del operador, se adapta a la plataforma un router tribuna rompemuro 3bumen de 1000 mili watts, red LAN “Red de Área Local” de comunicación IP, el cual ofrece tres modos de configuración: como router, repetidor de otra red y como accesspoint, que conectado al equipo control, brinda conexión de red al router fijado al interior de la plataforma en amplias distancias, sin perder el control de la herramienta tras ser configurado en modo repetidor.82

Figura 54. Tarjeta Arduino Duemilanove atmega 328

Fuente:http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardDuemilanove

El Arduino Duemilanove ("2009") es una placa con microcontrolador basada en el ATmega168(datasheet) o el ATmega328 (datasheet)., Tiene 14 pines con entradas/salidas digitales (6 de las cuales pueden ser usadas como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un cristal oscilador a 16Mhz, conexión USB, entrada de alimentación, una cabecera ISCP, y un botón de reset.Contiene todo lo necesario para utilizar el microcontrolador; simplemente conéctalo a tu ordenador a través del cable USB o aliméntalo con un transformador o una batería para empezar a trabajar con el.

"Duemilanove" significa 2009 en italiano que fue el año cuando salió al mercado. El Duemilanove es el mas popular en dentro de las series de placas con USB: para una comparativa con el resto de placas mira el índice de placas Arduino.

82Ibidpág 10

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Resumen Microcontrolador ATmega368 (ATmega168 en versiones anteriores)

Voltaje de funcionamiento 5V

Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V

Voltaje de entrada (limite) 6-20V

Pines E/S digitales 14 (6 proporcionan salida PWM)

Pines de entrada analógica 6

Intensidad por pin 40 Ma

Intensidad en pin 3.3V 50 Ma

Memoria Flash 16 KB (ATmega168) o 32 KB (ATmega328) de las cuales 2 KB las usa el gestor de arranque(bootloader)

SRAM 1 KB (ATmega168) o 2 KB (ATmega328)

EEPROM 512 bytes (ATmega168) o 1 KB (ATmega328)

Velocidad de reloj 16 MHz

Alimentación:

El Arduino Duemilanove puede ser alimentado vía la conexión USB o con una fuente de alimentación externa. El origen de la alimentación se selecciona automáticamente. La placa puede trabajar con una alimentación externa de entre 6 a 20 voltios. Si el voltaje suministrado es inferior a 7V el pin de 5V puede proporcionar menos de 5 Voltios y la placa puede volverse inestable, si se usan mas de 12V los reguladores de voltaje se pueden sobrecalentar y dañar la placa. El rango recomendado es de 7 a 12 voltios

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Memoria

El ATmega328 tiene 32KB (el ATmega168 tiene 16 KB) de memoria flash para almacenar código (2KB son usados para el arranque del sistema (bootloader).El ATmega328 tiene 2 KB (Atmega168 1 KB) de memoria SRAM . El ATmega328 tiene 1KB (ATmega168 512 bytes) de EEPROM , que puede a la cual se puede acceder para leer o escribir con la [Reference/EEPROM |librería EEPROM]].

Programación

El Arduino Duemilanove se puede programar a través del software Arduino(descargar). Selecciona "Arduino Duemilanove w/ ATmega328" o "Arduino Diecimila or Duemilanove w/ ATmega168" del menúTools > Board (dependiendo del microcontrolador de tu placa).

Características Físicas

La longitud y amplitud máxima de la placa Duemilanove es de 2.7 y 2.1 pulgadas respectivamente, con el conector USB y la conexión de alimentación sobresaliendo de estas dimensiones. Tres agujeros para fijación con tornillos permiten colocar la placa en superficies y cajas. Ten en cuenta que la distancia entre los pines digitales 7 y 8 es 160 mil (0,16"), no es múltiple de la separación de 100 mil entre los otros pines. 83

Pinza La pinza que se adquirió para el brazo es un gripper pequeño de plástico con un espaciamiento de 3.3 cm cuando está abierta en su totalidad, y capacidad para dos servomotores, en el prototipo brazo robótico se utilizo solo un servomotor de 5v a 2A, y con 15 kilos de torque, logrando con esto el agarre de objetos de hasta 4 kilogramos de peso, observando un muy buen resultado ya que las contra cargas utilizadaspor los grupos antiexplosivos no superan los 300 gramos de peso.

83 Disponible en internethttp://arduino.cc/es/Main/arduinoBoardDuemilanove.consultado 10-02-2013

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Plano acoplado de la pinza

Fuente: brazo robótico para verificación de objetos sospechosos con pinza fase v

Sistema mecánico.

Para la parte mecánica del dispositivo se realizaron investigaciones muy concretas sobre diferentes materiales que presentaran características tales como resistencia, dureza y flexibilidad, esto con el fin de lograr obtener el mejor material que permitiera moldear y realizar piezas como engranajes y ejes, los cuales se verían expuestos a fricciones y grandes fuerzas que debería soportar.

Por tal motivo los materiales producto de investigación fueron, el aluminio, el nylon, el acetal, el empack, los cuales presentaban características semejantes a las requeridas. Estos materiales fueron sometidos a una serie de pruebas y comparaciones logrando descartar los menos eficientes y los mas fuertes, definiendo así el ACETAL como el material mas adecuado para el diseño de las piezas del brazo.

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Figura 55. Materiales estudiados para la realización del brazo robótico.

84 85 86 87

Figura 56. Acetal. Material utilizado en el brazo robotico

Fuente: http://www.plasticbages.com/elacetal.html

Acetal

El acetal (POM) es un producto plástico para la industria mecánica en general. Es un termoplástico o plástico técnico con mucha dureza y con muy buena estabilidad dimensional.

El también denominado POM (Polioximetileno ó Resina Acetálica) es un termoplástico de alto peso molecular que se caracteriza por su alta resistencia mecánica, un alto nivel de dureza y al tiempo que tenacidad.

También se le conoce por su casi nula absorción de agua, incluso en ambientes marinos. Por sus buenas propiedades antifricción y suestabilidad dimensional así como su resistencia a temperaturas próximas a los 130º C, hacen que sea adecuado para muchos procesos industriales. La poca variación de sus propiedades y características en una amplia gama de ambientes le permiten tener un muy buen comportamiento ante la mecanización del producto.88

84 Disponible en internethttp://tecnomestres.blogspot.com/2010/05/mettales-no-ferricos-propiedades.html.consultado el 10-02-2013 85Disponible en internethttp://www.cosmos.com.mx/ultra/20342/nylon.jpg. consultado el 10-02-2013 86 Disponible en inetrnet.http://www.cosmos.com.mx/g/tec/d0v1.htm. consultado l 10-02-2013 88 Disponible en internethttp://www.plasticbages.com/elacetal.htm. consultado el 10 de febrero de 2013

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Tabla 18. Tabla de características en (mm)

Tabla 19. Tabla de espesor del acetal

Fuente http://www.plasticbages.com/caracteristicasacetal.html

BARRAS ACETAL (POM) DIÁMETRO (mm) Kg/M (Pesp Teórico) 10 0,115 15 0,260 18 0,358 20 0,462 22 0,535 25 0,722 30 1,039 32 1,133 35 1,415 40 1,847 45 2,338 50 2,886 55 3,492 60 4,156 65 4,878 70 5,657 75 6,294 80 7,389 85 8,342 90 9,352 95 9,994 100 11,545 110 13,970 120 16,625 130 19,512 140 22,629 150 25,977 160 28,147 180 37,407 200 46,182 225 58,448 250 72,159

PLACAS ACETAL (POM) ESPESOR (mm) Kg/M (Peso Teórico) 15 22,05 20 29,40 25 36,75 30 44,10 40 58,80 50 73,50 60 88,20

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Tabla 20. Tabla de propiedades

PROPIEDAD UNIDAD NORMA ACETAL (POM)

Alargamiento a la rotura % DIN 53455 >25 Conductividad Térmica W/Km DIN 52612 0,31 Coeficiente de dilatación Térmica de 20ºC a 50ºC m/m K 110·10-6 Coeficiente de Fricción 0,1 – 0,3 Densidad g/cm2 DIN 53479 1,41 Dureza a la bola N/mm2 DIN 53456 155 Dureza “Shore” DIN 53505 Módulo de elasticidad N/mm2 DIN 53457 2.900 Punto de fusión ºC ASTM D789 165 Resistencia Superficial DIN 53482 1·10-15 Resistencia al impacto KJ/m2 DIN 53453 8 Resistencia a la tracción N/mm2 DIN 53455 65 Temperatura máxima de uso ºC

ºC NORMAL CON PUNTAS

100 140

Temperatura mínima de uso ºC -50 Fuentehttp://www.plasticbages.com/caracteristicasacetal.html

Las anteriores tablas muestran las características más importantes del acetal, en las cuales nos observamos las descripciones de resistencia en diferentes ambientes y temperaturas, la capacidad de cada pieza a diferentes espesores y el peso en su estado de placa, el cual es la forma en la que queda lista para empezar el proceso de corte de las piezas.

Motores paso a paso bipolares

Teniendo en cuenta el diseño del brazo y las necesidades de precisión y fuerza que este requiere, es necesario la utilización de motores de alto torque que permitan mover al menos 5 kilogramos con una gran precisión, sin poner en riesgo sus mecanismos y la función que esté desempeñando. Para lograr esto se adquirieron motores paso a paso bipolares.

Los motores bipolares requieren circuitos de control y de potencia más complejos. Pero en la actualidad esto no es problema, ya que estos circuitos se suelen implementar en un integrado, que soluciona esta complejidad en un solo componente. Como mucho se deben agregar algunos componentes de potencia, como transistores y diodos para las contracorrientes, aunque esto no es necesario en motores pequeños y medianos Como no tienen el doble bobinado de los unipolares (recordemos que en éstos todo el tiempo se está utilizando sólo una de las bobinas duplicadas, mientras la otra queda desactivada y sin ninguna utilidad), los motores bipolares ofrecen una mejor relación entre torque y tamaño/peso.

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La configuración de los motores bipolares requiere que las bobinas reciban corriente en uno y otro sentido, y no solamente un encendido-apagado como en los unipolares. Esto hace necesario el uso de un Puente H (un circuito compuesto por al menos seis transistores) sobre cada uno de los bobinados.89 Figura 57. Distribución del bobinado de un motor bipolarSecuencia de pulsos para un motor

bipolar

Fuente:http://robots-argentina.com.ar/MotorPP_basico.htm

El que sigue es un circuito de ejemplo para el manejo de una de las bobinas (se necesita otro igual para manejar un motor completo).

Fuente:http://robots-argentina.com.ar/MotorPP_basico.htm

89 Disponible en internet: http://robots-argentina.com.ar/MotorPP_basico.htm. consultado el 10 de febrero de2013

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Figura 58. Motores Paso a Paso

Fuente: http://www.cientificosaficionados.com/foros/viewtopic.php?f=4&t=10397

En el diseño del brazo robótico se utilizaron las cámaras, los router, la antena y las tarjetas de arduino que hacen parte de la plataforma robótica de exploración fase IV, ya que al estudiar sus funciones, los resultados fueron los buscados por el equipo de investigación del diseño del brazo robótico.

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CAPITULO 3

Diseñar las piezas en un software de simulación; Sistema de control, ensamble y adaptación del brazo con pinza a la plataforma móvil existente.

Fase III

Diseño en software

El software de automatización de diseño mecánico de solidworks, es un herramienta de diseño de modelado sólido paramétrica y basada en operaciones que aprovecha la facilidad de aprendizaje de la interfaz gráfica de usuario Windows puede crear modelos sólidos en 3D totalmente asociativos con o sin restricciones mientras utiliza el mismo tiempo las relaciones automáticas o definidas por el usuario para capturar la intención del diseño. Coquizado de piezas: de acuerdo a los componentes seleccionados en catálogos comerciales se procedió al croquiado de las piezas. Para esto se utilizó información de las hojas técnicas de cada pieza. Ensamble: las piezas en el software se ensamblan mediante relaciones de posición. Estas pueden ser de coincidencia, concentricidad, paralelismo y perpendicularidad entre superficies. Consiste en el desarrollo del proceso de fabricación de las piezas las cuales se amoldan al diseño y la anatomía del mismo.

Figura 59. Diseño propuesto del brazo robótico

Fuente: brazorobótico para verificación de objetos sospechosos con pinza fase v

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Teniendo en cuenta este diseño del brazo, cuya estructura física es muy similar al brazo humano en cuanto a movimientos y funciones. Por tal motivo es necesario entender sus partes mecánicas, piezas y grados de libertad que conforman este dispositivo, cada articulación del brazo necesita un motor paso a paso, el cual puede ser accionado a través de impulsos eléctricos que regularán su ubicación, permitiendo el posicionamiento exacto que requiere el operario. Estas articulaciones tienen espacios limitados de movimiento, pero lo suficientemente amplios para realizar cualquier tipo de función necearía a la hora de ser manipulado por el operador, sin limitar sus funciones y aplicabilidad.

Figura 60. Nombre de las partes del brazo.

Fuente http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0286_CS.pdf

Para calcular la trayectoria que debe ejecutar el robot, para cada articulación se obtiene un ángulo de movimiento. El ángulo en radianes determina cuanto debe rotar esta articulación desde su posición actual, y la dirección indica la orientación que debe tomar este movimiento de rotación. Dependiendo del tipo de articulación, la dirección puede ser derecha- izquierda o de arriba-abajo.90

90Disponible en internet: autor, Cesar rolando batzsaquimux

Universidad de san Carlos de Guatemala, facultad de ingeniería

http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0286_CS.pdf. consultada el 12 de febrero de 2013.

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Figura 61. Angulo de articulación y dirección del movimiento

Fuente: http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0286_CS.pdf

La figura anterior, muestra un ejemplo de un ángulo de articulación (0) que debe rotar una articulación sobre su eje, desde una posición inicial hasta una posición objetivo o final, con una dirección a favor de las agujas del reloj.91

Figura 62. Ángulos de rotación para una articulación

Fuente: http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0286_CS.pdf

91Ibidpag 2

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Figura 63. Articulaciones del brazo robótico


Diseño de la base

Las piezas que fueron diseñadas en el material de acetal, fueron recortadas basadas en los cálculos matemáticos y físicos del software de simulación solidworksen el cual se diseñó el brazo son cada una de las piezas que lo componen.

Figura 64. Diseño de en simulación de las piezas de la base


En las gráficas anteriores se observa el diño de las piezas de la base del brazo y sus características mecánicas, como lo son la piñonería y la ubicación de los motores, teniendo en cuenta el grado de libertad que permita el giro del hombro en un ángulo de 180°

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Diseño de hombro y brazo.

El hombro del brazo se adapta teniendo en cuenta los cálculos de presión y fuerza a la que es sometida esta parte del dispositivo cuando está siendo utilizado. El hombro está compuesto por parte del brazo el cual a su vez sostiene el motor del codo.

Figura 66. Diseño del hombro y codo.


Diagrama de flujo En esta grafica se conoce como es el funcionamiento paso a paso de los sistemas de control del brazo robótico.

Figura 65. Movimiento de rotación del hombro

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Figura 67. Diagrama de flujo del brazo robótico.


Tarjeta control de motores En el primer diagrama se observan las conexiones de los diferentes pines de cada puente h con los diodos y su polarización

Figura 68. Diagrama de conexión individual de cada uno de los puente h


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Figura 69. Diagrama completo del diseño de la tarjeta de control

Fuente: Brazo robótico para verificación de objetos sospechosos con pinza fase v La tarjeta de control de motores está diseñada con 4 puente H L298P, de montaje superficial los cuales médiate sus dos canales pueden controlar el sentido y la ubicación de cada uno de los motorreductores. Los diodos permiten proteger los puentes H de corrientes inversas, es decir impiden que el flujo de corrientes no ordenadas por el operador del dispositivo, lleguen a estos para interferir en su función.

Figura 70. Diseño de la tarjeta en altium


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La tarjeta de control de motores se diseña en el programa de ALTIUM, debido a que la tarjeta de control que posee la actual plataforma cuenta con solo dos puente H ubicados en la tarjeta arduino duemilanove, de los cuales solo se utiliza un solo canal por motor, mientras que los motores PAP del prototipo brazo robótico necesita de los canales para cada motor, por tal motivo se diseña la tarjeta PCB que permitiera soldar componentes en ambos lados por tal motivo se recurrió a la tecnología(Thru-hole Vías o Full Stack vías)Perforaciones Metalizadas a través de orificio.

Esta tecnología se utiliza cuando se debe realizar una conexión de un componente que se encuentra en la capa superior de la PCB con otro de la capa inferior, se utiliza una vía. Una vía es una perforación metalizada (en inglés, plated vía) que permite que la conducción eléctrica no se interrumpa cuando se pasa de una superficie a otra. En la figura 6 puede apreciarse como salen 2 tracks desde los pads de un chip que se encuentra en la capa superior de la PCB, que luego de pasar por 2 vías, se conectan a los pads del chip que se encuentra en la capa inferior.92

Figura 71. Tarjeta de control antigua y tarjeta de control nueva


En la siguiente figura puede apreciarse como salen 2 tracks desde los pads de un chip que se encuentra en la capa superior de la PCB, que luego de pasar por 2 vías, se conectan a los pads del chip que se encuentra en la capa inferior.

92 (M.PATRICIO COHEN)

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Figura 72. Ejemplo tecnología (Thru-hole Vías o Full Stack vías)

Fuente: http://www.pcb.electrosoft.cl/04-articulos-circuitos-impresos-desarrollo-sistemas/01-conceptos-circuitos-impresos/conceptos-circuitos-impresos-pcb.html

Diseño parte mecánica real Consiste en la elaboración de las piezas aplicando los cálculos suministrados por el software de diseño solidworks, para ello se utilizó una máquina de frezado de precisión que pudiera tallar las pieza como los piñones con gran precisión, con el fin de evitar desvíos y malos funcionamientos a la hora del ensamble.

Figura 73. Máquina de frezado


El diseño del brazo robot está basado en el diseño de brazos manipuladores tipo industriales.

Cuando hablamos de robots industriales, inmediatamente asociamos asocias la idea de su automatización y las industria automatizadas. Esto es porque

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sabemos que generalmente los robots industriales no trabajan solos, sino en interacción con otros robots industriales u otro tipo de máquinas.

Así por ejemplo, sabemos que las máquinas automáticas, clasificadas en dos tipos: de operaciones específicas o fijas, y de operaciones flexibles. De ese tipo existen las máquinas de control o comando numérico controladas directamente por un operador, o las máquinas de control numérico controladas por computadora.

Sus principales características son: precisión, capacidad de repetición de una tarea, capacidad de control manual, capacidad de control de movimiento, velocidad de operación, interfaz con la computadora, seguro y de fácil movimiento.93

Brazo robótico industria

Fuente:http://www.robotica-argentina.com.ar/control-de-procesos.htmlç

Teniendo en cuenta las características del prototipo se realiza el montaje de cada una de las partes considerando la ubicación y precisión de cada uno de los engranajes, evitando con esto los malos posicionamientos que puedan causar un desgaste prematuro de las piezas.

93 (Enrique Ruiz Velasco Sanchez, 2007)

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Engranajes

El diseño de los engranajes basado en tipo planetario del brazo se realizaron en acero de 86-20 de alta dureza, con el fin de garantizar su resistencia a las fricciones y a las fuerzas que en estos se ejercen. El principal funcionamiento de los piñones son la multiplicación de hasta en once (11) veces el torque del motor, es decir que si los motores producen un torque de 7kg con los engranajes se producirán hasta 77kg de torque o fuerza, además de ejercer la función de reductores de velocidad (RPM), logrando con esto un mejor posicionamiento de las articulaciones del brazo. Planetarios (PN) Gears El mecanismo de engranaje planetario se compone de un engranaje planetario, engranaje planetario y un diente de engranaje interno. El engranaje solar está instalado en el eje central (en un tipo de una sola etapa, esto es el eje del motor) rodeado por engranajes planetarios encerrados en un diente de engranaje interno centrado en el eje central. La revolución de los engranajes planetarios se traduce en la rotación del eje de salida por medio de portadores.

El engranaje PN consigue la holgura especificada de dos minutos de arco a través de la mejora de la precisión de sus componentes y el mecanismo de eliminación de juego.

Ese mecanismo se comprende de dos conjuntos de engranajes internos y planetaria en los niveles superior e inferior con los dientes de los engranajes internos enrollados helicoidalmente en la dirección circunferencial. Los engranajes internos de nivel superior y los engranajes planetarios reducir la reacción hacia la derecha, los engranajes internos de nivel inferior y engranaje planetario reducir contragolpe en sentido anti horario.

En convencionales engranaje recto mecanismos de reducción de velocidad, de malla de los engranajes uno a uno, por lo que la cantidad de par motor está limitado por la fuerza de cada solo engranaje. Por otra parte, en el mecanismo de reducción de engranajes planetarios de velocidad, una mayor cantidad de fuerza de torsión puede ser trasmitida, ya que el par se distribuye a través de la dispersión a través de varios engranajes planetarios.

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Figura 74. Engranaje tipo planetario


Figura 75. Ubicación y función de los engranajes.

Fuente: http://www.orientalmotor.com/newsletter/PN-Geared.htm

Fase IV

Ensamble del brazo

Montaje.

El montaje de las piezas del brazo robótico se lleva a cabo en extremo orden y con el cuidado de la presión ejercida sobre cada una de sus tornillos, permitiendo un ajuste de todos los ángulos de forma semejante si ejercer presiones mayores que pudieran representar un desgaste de las piezas.

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Figura 76. Ensamble del prototipo


El prototipo brazo robótico para verificación de objetos sospechosos con pinza fase V, está compuesto por las siguientes partes, tomadas desde la base hasta la pinza.

• Caja de soporte de hombro • Piñonería de hombro • Soporte del hombro • Caja de engranajes tipo planetarios • Brazo • Soporte del codo • Caja de engranajes tipo planetarios • Antebrazo • Servomotor • Pinza

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Figura 77. Vista general del prototipo


Ventajas.

Ø El diseño permite montar y desmontar fácilmente en la plataforma Ø El material plástico reduce ligeramente el peso Ø Multiplica la fuerza de los motores hasta en once veces

Desventajas.

Ø Alto consumo de baterías Ø Alto costo del material principal (acetal)

Fase V

Adaptación a la plataforma robótica

La adaptación del brazo robótico a la plataforma, se realizó teniendo en cuenta la necesidad de permitir un ensamble y desensamble fácil y rápido de los dispositivos brazo robótico y cañón disruptor, permitiendo así que el operario puede tomar decisiones sobre el dispositivo necesario para realizar una determinada función según la necesidad del caso, conectando y desconectando los cables de alimentación y control de los motores con solo un conector.

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Figura 78. Brazo robótico y cañón sobre plataforma


En esta grafica se observan los dos dispositivos montados sobre la plataforma, convirtiéndola en un robot bastante eficaz para el servicio de policía, especialmente para la función del grupo antiexplosivos, puesto que la opción de cargar un objeto y moverlo del lugar, además de poder accionarlo mediante un disparo del cañón, brinda una gran efectividad en los procedimientos.

Adaptación.

Para el proceso de adaptación fue necesario el cambio de la base de aluminio de la plataforma por una base en acero de 2.0 mm, debido a que la base anterior se encontraba muy débil a causa de sus múltiples perforaciones, ya que en esta fase el dispositivo podrá sostener pesos adicionales y además deberá resistir la fuerza del impacto de la detonación del cañón disruptor. Permitiendo con esto mayor estabilidad y resistencia en el dispositivo.

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Figura 79. Reemplazo de la lamina de aluminio por la de acero


Posteriormente a la lámina de acero se le soldaron los cuatro tornillos de acero los cuales permitirán asegurar cualquiera de los dos dispositivos a la base de la plataforma, de tal forma que al cambio se pueda hacer en el menor tiempo posible y sin ningún tipo de herramienta, para esto se utilizaron tuercas mariposa las cuales permiten una manipulación manual de las tuercas.

Figura 80. Adaptación de las bases de cañón disruptor y brazo robótico


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Fase VI

Pruebas y detención de fallas.

Los motores PaP bipolares que se propusieron al inicio de la investigación, los cuales contaban con 07 kilos de torque, sin cajas multiplicadoras integradas no ejercieron la fuerza necesaria para realizar los movimientos requeridos debido a que solo se contaba con el sistema de engranaje planetario incorporado del brazo.

Figura 81. Motores PaP utilizados principalmente


Los motores PaP fueron reemplazados por motor reductores, los cuales cuentan con su propia caja reductora y multiplicadora, ofreciendo un torque de hasta 10 kilos según las cajas se utilicen.


Figura 82. Motor reductor de 4 cajas y 140 kilos de torque

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Tabla 21. Tabla de características del moto reductor con caja multiplicadora


Pinza La pinza o gripper que se utilizó en el brazo robótico es una pinza muy pequeña, lo que dificulta el agarre de objetos grandes ya que su amplitud máxima es de 3.3 cm, permitiendo el agarre de objetos de hasta 4 kilogramos de peso, hay que tener en cuenta que las contra cargas utilizadas por los grupos antiexplosivos no superan los 300gr de peso. A demás su composición física es de plástico, esto genera la necesidad de usar un sensor de presión que permita controlar el momento en que la pinza está en su punto máximo de cierre, con el fin de evitar el rompimiento de la pinza

Figura 83. Pinza utilizada en el brazo robótico


MOTOR REDUCTOR

Dimensión 72mm x 72m x 130mm Power 12V DC Consumo de corriente 800mA/hora Velocidad 1Rpm

Torque 140 Kilos x metro

Longitud del eje 26mm

Diámetro eje 9mm

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Este sensor de fuerza de tipo resistivo que puede utilizarse para proporcionar una salida de 0-5 V en función de la fuerza aplicada. Este sensor tiene una resistencia típica de uno 100 K ohmios en reposo y la resistencia baja hasta los 10 K ohmios cuando se hace presión sobre el sensor.

Figura 84. Sensor de presión usado en la pinza

.

Fuente: http://www.superrobotica.com/Images/S320255big.JPG

Pruebas realizadas al prototipo con los cambios y mejoras que se le implementaron, logrando excelentes resultados, en esta prueba se relazaron levantamientos de pesos de cerca de 8 kilogramos para los cuales el prototipo no presento ningún inconveniente, teniendo en cuenta que los pesos podrían ser superiores a los 8 kilogramos ya que los motores son de 80 y 140 kilogramos de torque.

A demás el levantamiento de objetos con la pinza incorporada en el brazo se realizó con objetos que oscilaron entre los 4 y 5 kilogramos de peso sin presentar mayores dificultades.

Figura 85. Pruebas de fuerza del prototipo


.

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10. RECURSOS

El desarrollo de la investigación, diseño y posterior implementación del dispositivo, es realizado con medios tecnológicos y demás elementos adquiridos por el grupo de investigación, teniendo en cuenta que no se cuenta con recursos provenientes de otras fuentes que permitan facilitar el desarrollo del prototipo.

En la tabla 21, se muestran los recursos utilizados para el diseño e implementación del prototipo.

Tabla 21. Recursos y materiales utilizados en la elaboración del prototipo

MATERIALES HERRAMIENTAS

Prensa mecánica Laboratorio de electrónica

Servomotores Equipos de cómputo

Motores paso a paso Juego de llaves brístol

Motor reductores Juego de brocas para metal

Puente H L298N “U2” Taladro

Acero AISI-SAE 4140 Software proteus para programación

Tornillos brístol cabeza botón Juego de llaves fijas milimétricas

Piñonería en pasta Calibrador

Tarjeta arduino Flexometro

Batería de 9VDC/370mA

y 12VDC/1.5ª Multimetro

Cámara TL-SC3171 Alicate de punta larga chata

Designador láser para precisión Alicate profesional de punta fina

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Fuente: Grupo de investigación plataforma robótica fase IV

de disparo JG-5B

Router inalámbrico tribuna rompemuro 3bumen Alicate de punta larga curva

Cartuchos calibre 12mm royal ARM Clayvon No. PCA-12E Alicate de corte diagonal o cortafrío

Cables UTP Cautín

Circuito impreso (Váquela) Martillo de bola

Soldadura de estaño Software de diseño SolidWorks

Fuente de alimentación

Tijeras para corte de lamina

Overol

Atornillador Phillips

Atornillador de pala

Software de diseño gráfico y modelado

en (3D) Google SketchUp 8

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11. PRESUPUESTO

Tabla 22. Presupuesto plataforma robótica fase IV.


De acuerdo al análisis presupuestal de anteriores fases de la plataforma y futuras mejoras al dispositivo, se cree que el costo aproximado de este tipo de herramienta robótica proyectado a un prototipo terminado en la Policía Nacional de Colombia, sea de 80 millones de pesos, y la implementación en masa como por ejemplo 25 herramientas, será de 2000 millones de pesos, precio con el cual sólo se puede dotar a la institución de 4 robot antiexplosivos como el VAN GUARD MK II importados desde Canadá o Estados Unidos.

ITEM VALOR EN PESOS

MOTORES 500.000

CAMARAS IP PARA EL BRAZO Y PINZA 440.000

ROUTERS 540.000

TARJETA CONTROL DEL BRAZO 320.000

BATERIA 60.000

BRAZO ROBÓTICO Y PINZA 2´200.000

OTROS 2´428.000

TOTAL $ 6’488.000

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Gráfica 11. Análisis económico en la adquisición de robot antiexplosivo

Fuente: Grupo de investigación plataforma robótica fase IV

14%

86%

Análisis económico presupuesto 2000 millones

Robot importado Robot Colombiano

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CONCLUSIONES

Se entrega a la Escuela de Telemática y Electrónica el prototipo de un dispositivo robótico controlado de forma remota a través de red inalámbrica LAN mediante comunicación IP y router en modo repetidor para ampliación de su cobertura, como avance de una herramienta tecnológica que sirve de apoyo al servicio que prestan las unidades antiexplosivo a nivel país, permitiendo de esta manera su fortalecimiento en el uso de medios técnicos que generan impacto tanto social como institucional, avanzando en las investigaciones de proyectos tecnológicos día a día para alcanzar un reconocimiento institucional que permite posicionar a la Policía Nacional de Colombia como una institución líder en el desarrollo de proyectos técnicos y tecnológicos en el país.

El desarrollo de la tecnología ha sido para la Escuela de Telemática y Electrónica, una meta primordial para el apoyo del servicio de la Policía Nacional en sus diferentes unidades y especialidades, como es la plataforma robótica que a través de sus diferentes fases ha logrado un mejoramiento de su utilidad, generando interés en los estudiantes para lograr su optimización para bienestar este caso el grupo de antiexplosivos y la ciudadanía, así como la economía para su adquisición.

Con el desarrollo de la plataforma robótica fase V, se logra un avance importante en la investigación tecnológica de este tipo de herramientas, pues se alcanza la funcionalidad de un sistema de contra carga capaz de explorar y mover un objeto explosivo a un lugar seguro, que se hace visible por la cámara IP instalada en el brazo y la pinza.

El sistema de diseño implementado y posterior desarrollo del prototipo brazo robótico con pinza, se ajusta a la funcionalidad que se busca obtener de la plataforma robótica en cuanto que ofrece a la herramienta la ventaja de desarrollar tareas específicas que hasta esta fase se logran, las cuales fueron planteadas como necesidad del dispositivo desde las primeras investigaciones desarrolladas dentro del campo robótico en la Escuela de Telemática y Electrónica de la Policía Nacional.

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RECOMENDACIONES

La plataforma robótica de la Escuela de Telemática y Electrónica es un dispositivo funcional para desactivación de artefactos explosivos como paquetes abandonados en terrenos de bajo nivel. Por ello, ante eventuales mejoras y futuras innovaciones al dispositivo, es notorio citar algunas recomendaciones que ayudarán a la plataforma robótica a ser más completa, funcional y útil al servicio antiexplosivo.

La plataforma robótica cuenta con un cañón disruptor y ahora con un brazo con terminación en una pinza para el traslado de objetos sospechosos, pero se recomienda aumentar el tamaño de plataforma para que pueda tener un brazo de mayor alcance y capacidad de carga sin perder estabilidad.

Se recomienda tener cuidado con el sometimiento del brazo con pinza a altas temperaturas ya que su estructura está fabricada en acetal, el cual si sobrepasa los 180 °C, produce gases tóxicos perjudiciales para la salud.

Realizar estudio detallado del mercado, con el fin de establecer motores con excelentes características técnicas que permitan reducir la tracción del dispositivo a dos motores.

Optimizar el mecanismo de tracción, con el fin de crear una solución para que el dispositivo electromecánico pueda subir escalones de un tamaño promedio con facilidad, sin riesgos de volcamiento o avería.

Diseñar un sistema de amortiguación a la herramienta tecnológica, que permita disminuir su nivel de vibración e impactos.

Diseñar y adherir a la herramienta un sistema o instrumento que permita facilitar el traslado de la plataforma de un lugar a otro.

BIBLIOGRAFÍA

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(MARKS. Manual del Ingeniero Mecánico.McGRAW-HLL, M. M., ELONKA, M. d.-H., & STRANEO, C. M. (2010). Monografias.com. Recuperado el 28 de Septiembre de 2012, de http://www.monografías.com/trabajos13/reducty.shtml#REDUCT

(SUPERVIGILANCIA. (1993). LEY 62 “Normas sobre la Policía Nacional y Creación de Supervigilancia”.

(VELASCO, AMILCAR, B., ARIOLFO, M., & DIAZ OSWALD, F. (2008). , Diseño e implementación de la plataforma robótica para monitoreo de riesgos que puedan afectar la condición física del policial. Fase I. Bogotá, Cundinamarca: Policía Nacional de Colombia.

3BUMEN, O. p. (2011). 3bumen.com. Recuperado el 8 de Octubre de 2012, de http://www.3bumen.com/es/iproductos/ver/25/router_n_de_alta_potencia_1000mw_ref__rompemuros/

ANÓNIMOS. (2009). Todorobot.com.ar. Recuperado el 29 de Septiembre de 2012, de http://www.x.robotics.com/motorizacion.htm#MOTORES%20PaP

ANÓNIMOS. (2009). X.robotics.com. . Obtenido de http://www.x.robotics.com/motorizacion.htm#MOTORES%20PaP

ANÓNIMOS. (2010). Areatecnologia.com. Recuperado el 29 de Septiembre de 2012, de http://www.areatecnologia.com/baterias-y-acumuladores.htm

ANÓNIMOS. (2009). Garibay.com.es. Obtenido de www.garibay.com.es/doctorado/Robotica.pdf

ANÓNIMOS. (2012). Mx.answers.yahoo.com. Recuperado el 25 de Septiembre de 2012, de http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090609125147AAL5DeO

ARANGO JOHN, C. E. (2008). Segunda fase plataforma robótica de exploración y verificación como apoyo a uniades operativas de la Policía Nacional de Colombia en su lucha contra bandas criminales y el terrorismo. Bogota, Cundinamarca: Policia Nacional.

ARDUINO. (s.f.). Arduino.cc. Recuperado el 10 de Febrero de 2013, de http://arduino.cc/es/Main/arduinoBoardDuemilanove.

155 |

ASIFUNCIONA S.L.C.I.F. (2012). Asifunciona.com. Obtenido de http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_corriente_alterna_1.htm

BATZ SAQUIMUX CESAR ROLANDO, U. d. (s.f.). Biblioteca.usac.edu. Recuperado el 12 de febrero de 2013, de http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0286_CS.pdf

BRAZOS ROBÓTICOS EN LA INDUSTRIA AUTOMOVILISTICA. (s.f.). Blogsport.com. Recuperado el 04 de Enero de 2013, de http://electronica-jaimes.blogspot.com/2010/06/descripcion-de-u n-brazo-robotico.html

CENTRO DE TEGNLOLOGIA Y DOCENCIA /UNIVERCIDAD DE CONCEPCION. (2008). Enlaces.udec.cl. Recuperado el 15 de Agosto de 2012, de http://www.enlaces.udec.cl/robotica/index.php?option=com_content&view=article&id=46

CISCO SYSTEMS. (2011). Cisco.com. Recuperado el 12 de Septiembre de 2012, de http://www.cisco.com/web/ES/solutions/es/wireless_network/index.html

COMUNICACIÓN, D. P. (2012). Dominiopublico.com. . Recuperado el 28 de Septiembre de 2012, de http://dominiopublico.com/intranets/lan_wan.php

CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE, C. (1991). Constitución Política de Colombia. (C. 2004, Ed.). Bogotá, Cundinamarca, Colombia: ATENEA LTDA.

CRUZ, H., MUÑOZ, F., PINEDA, M., ROJAS, F., & SUAREZ, D. (2011). Rediseño y optimización de la plataforma robótica fase III. Bogotá, Cundinamarca: Policía Nacional de Colombia.

DEMAND MEDIA INC. (1999-2012). Ehowenespanol.com. Recuperado el 21 de Septiembre de 2012, de http://www.ehowenespanol.com/herramientas-mejorar-punteria-armas-fuego-puntero-laser-lista_73274/

DIAZ CARLOS. (2009). Electrónica.webcindario.com. Recuperado el 12 de 11 de 2012, de http://electronica.webcindario.com/glosario.htm

DICCIONARIO ESPAÑOL WORDREFERENCE.COM. (2012). Wordreference.com. Recuperado el 22 de Noviembre de 2012, de http://www.wordreference.com/definicion

156 |

DISA.BI.EHU.ES. (s.f.). Disa.bi.ehu.es. Recuperado el 05 de Diciembre de 2012, de http://www.disa.bi.ehu.es/spanish/asignaturas/17219/Robots_Servicios-Barrientos.pdf

DOMINIO PÚBLICO COMUNICACIÓN. (2012). Dominiopublico.com. Recuperado el 15 de Septiembre de 2012, de http://dominiopublico.com/intranets/lan_wan.php

ENRIQUE RUIZ VELASCO SANCHEZ, E. e. (2007). BOOKS GOOGLE.COM.CO. Recuperado el 05 de Marzo de 2013, de http://books.google.com.co/books?id=cFcZadBx2C8C&printsec=frontcover&dq=Educatr%C3%B3nica:+Innovaci%C3%B3n+en+el+aprendizaje+de+las+ciencias+y+la+tecnolog%C3%ADa&hl=en&sa=X&ei=0Bo_UaDLCIPg8wT8tYGIBA&ved=0CCoQ6AEwAA

FRED W. BILLMEYER, J. (2004). books.google.com.co. (Editorial REVERTE S.A.) Recuperado el 20 de Febrero de 2013, de http://books.google.com.co/books?id=vL9QrpOKsQcC&pg=PA442&dq=acetal&hl=es&sa=X&ei=kiMkUcf9A4G89gSz_IGABA&ved=0CGEQ6AEwCQ#v=onepage&q=acetal&f=false

GALEÓN HISPAVISTA. (2008). Robot3ejes.galeon.com. Recuperado el 01 de Octubre de 2012, de http://robot3ejes.galeon.com/

GRUPO INTERCOM. (1995). Emagister.com. Recuperado el 26 de Septiembre de 2012, de http://www.emagister.com/curso-que-son-redes/redes-lan-man-wan

GRUPO INVESTIGACION PLATAFORMA ROBOTICA FASE IV. (2012). OPTIMIZACION PLATAFORMA ROBOTICA FASE IV.

IMMORTALIUM. (2011). Immortalium.blogspot.com. Recuperado el 28 de septiembre de 2012, de http://immortalium.blogspot.com/2011/05/motor.html#!

INFORMÁTICA SIN LÍMITES. (2010). blogspot.com. Recuperado el 25 de Septiembre de 2012, de http://informatica-sinlimites.blogspot.com/2010/06/que-es-un-router.html

J. VALERIANO A.J. (2006). Valetron.eresmas.net. Recuperado el 28 de Septiembre de 2012, de http://valetron.eresmas.net/CamarasIP.htm

157 |

LA PRENSA. (s.f.). Oem.com. Recuperado el 21 de Septiembre de 2012, de http://www.oem.com.mx/laprensa/notas/n1748514.htm

LIVECOP.BLOGSPOT.COM. (2010). Livecop.blogspot.com. Obtenido de http://livecop.blogspot.com/2010/04/technorobot-riotbot-rov-remotely.html

M.PATRICIO COHEN, E. I. (s.f.). PCB-electrosoft.cl. Recuperado el 25 de febrero de 2013, de http://www.pcb.electrosoft.cl/04-articulos-circuitos-impresos-desarrollo-sistemas/01-conceptos-circuitos-impresos/conceptos-circuitos-impresos-pcb.html

MANUEL. (30 de junio de 2010). ELECTRÓNICA-JAIMES.BLOGSPOT.COM. Recuperado el 06 de noviembre de 2012, de BLOGGER.COM: http://electronica-jaimes.blogspot.com/2010/06/descripcion-de-un-brazo-robotico.html

MARÍA BELISARIO, B. D. (2008). Aprendaredmanunerg.blogspot.com. Recuperado el 24 de Septiembre de 2012, de http://aprendaredmanunerg.blogspot.com/

MEDULARDIGITAL.COM. (s.f.). Medulardigital.com. Recuperado el 30 de Enero de 2013, de http://www.medulardigital.com/main.php?act=dnews&s=1&n=2719

MINISTERIO DE SEGURIDAD/SUPERINTENDENCIA DE SEGURIDAD SINIESTRAL/DIRECCIÓN EXPLOSIVOS. (2010). Mseg.gba.gov.ar. Recuperado el 23 de Diciembre de 2012, de http://www.mseg.gba.gov.ar/bomberos/exdescripcion.htm

MINISTERIO TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES. (2009). Ley de Ciencia y Tecnología.

MINISTERIO TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES. (2009). Ley de Ciencia y Tecnología.

OLLERO BARTURONE, A. (2006). books.google.com.co. (Editorial MARCOMBO S.A.) Recuperado el 19 de 02 de 2013, de http://books.google.com.co/books?id=TtMfuy6FNCcC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false

ORIENTAL MOTOR CORP.EE.UU. (s.f.). Orientalmotor.com. Recuperado el 27 de Febrero de 2013, de http://www.orientalmotor.com/newsletter/pn-geared.htm

158 |

PEDRO NAVARRO PEREZ, R. I. (2013). Uv.es. Recuperado el 10 de Febrero de 2013, de http://www.uv.es/

PHYS.ORG. (s.f.). Phys.org. Recuperado el 29 de Enero de 2013, de http://phys.org/news/2012-08-lifelike-cost-effective-robotic-disable-ieds.html

RESOLUCIÓN 000797 Min. TICs, M. d. (2001). Por la cual se atribuyen unas bandas de frecuencia radioeléctricas para su libre utilización dentro del territorio nacional. Bogotá D.C., Cundinamarca, Colombia.

RESOLUCIÓN 002544 MEDINA VELANDIA DANIEL ENRIQUE, M. T. (2009). Por la cual se atribuyen unas bandas de frecuencias para su libre utilización dentro del territorio nacional, mediante sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que utilicen tecnologías de espectro ensanchado y modulación digital. Bogota D.C.Cundinamarca. Colombia.

RESOLUCION 0689. (2004). Resolución 0689 21 de abril.

ROBOTICSPOT.COM. (2011). Roboticspot.com. Recuperado el 12 de febrero de 2013, de http://similsite.com/websites-similar-to/?s=roboticspot.com&ch=5378387101

ROBOTNIK. (s.f.). Robotnik.es. Recuperado el 20 de Octubre de 2012, de robotnik.es/es/productos/manipuladores-moviles/g-wam

ROBOTS. (s.f.). Robots-argentina.com.ar. Recuperado el 10 de Febrero de 2013, de http://robots-argentina.com.ar/MotorPP_basico.htm.

RODRIGUEZ ARMANDO, L. N. (2009). books.google.com.co. Recuperado el 20 de Febrero de 2013, de http://books.google.com.co/books?id=uZgbaMhZhwIC&pg=PA22&dq=mecatronica&hl=es-419&sa=X&ei=f8gkUZCmCon-8ASCh4DgDw&ved=0CEEQ6AEwBA#v=onepage&q=mecatronica&f=false

RODRIGUEZ DURAN, A., LOPEZ RAMIREZ, N. I., QUINTERO VILELLA, H. E., CANALES PASTRANA, R. L., & Ciencia Tecnología y Ambiente, T. E. (s.f.). Books.google.com.co. Recuperado el 01 de noviembre de 2012, de Latinoamerica.cengage.com: http://books.google.com.co/books?id=uZgbaMhZhwIC&pg=PA22&dq=en+que+consiste+la+mecatronica&hl=es&sa=X&ei=V6-ZUO-sCcHx0gG0soCIAg&ved=0CC0Q6AEwAA#v=onepage&q=en%20que%20consiste%20la%20mecatronica&f=false

159 |

salud, m. y. (wednesday de august de 2011). brazo robotico: funcionamiento y ventajas para discapacitados.l. Recuperado el 06 de noviembre de 2012, de http://eve.sunday.over-blog.es/article-brazo-robotico--funcionamiento-ventajas-para-discapacitados-85849774.html

SLIDESSHARE. (s.f.). Slidesshare.net. Recuperado el 23 de Octubre de 2012, de http://www.slideshare.net/elvisrichard/brazo-robtico-1775457

TALAVERA INTRIAGO. (09 de 12 de 2010). Cantuss.info. Recuperado el 06 de 11 de 2012, de http://www.cantuss.info/a/tecnologia/2010/12/Que-es-un-brazo-robotico.html

UNIVERSIDAD JAVERIANA DE COLOMBIA. (Abril de 2011). Elpodercolombiano.blogspot.com. Recuperado el 25 de Agosto de 2012, de http://elpodercolombiano.blogspot.com/2011/04/robot-antiexplosivoscolombiano.html#!/2011/04/robot-antiexplosivos-colombiano.html

USERVERS COMUNICACIONES S.C. (2012). Web.uservers.net. Recuperado el 18 de Septiembre de 2012, de http://web.uservers.net/ayuda/soluciones/dominios/que-es-una-direccion-ip_NTk.html

WIFI WORLD. (2010). Wifiw.com. Recuperado el 13 de Septiembre de 2012, de http://wifiw.com/clave/red-de-area-personal-pan#ixzz24VZpWMiE

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ANEXOS

Anexo 1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DE DISEÑO DEL PROTOTIPO

AGOS SEPT OCT NOV DIC ENER FEB MAR

ACTIVIDAD 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 123412 34DOCUMENTACION ESTUDIO DE LOS COMPONENTES FÍSICOS DEL BRAZO

DISEÑO DEL PROTOTIPO EN SOFTWARE DE SIMULACIÓN

ENSAMBLE DEL PROTOTIPO

ADAPTACION A LA PLATAFORMA ROBÓTICA

PRUEBAS Y DETECCION DE FALLAS


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Documents

Optimizacionbrazo Roboticocon Pinza Fase V