Mecánica de la partícula

Duración (en horas): De 41 a 50 horas. Nivel educativo: Grado

Diseño, fabricación y control de un sistema neumático de agarre de 1 grado de libertad

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado tiene la finalidad de contribuir al desarrollo de una línea de investigación mediante la implementación de un sistema neumático de agarre al mecanismo de cinemática paralela 5R. Dicho proyecto se integra dentro de una línea de investigación basada en el desarrollo y estudio de mecanismos de este tipo. Así, este Trabajo supone una pequeña parte de un proyecto de mayor envergadura, para cuyo éxito será necesaria la colaboración con otros investigadores y la integración de este trabajo al realizado por ellos. Consiste en diseñar, fabricar y controlar un sistema neumático de agarre al mecanismo 5R. El diseño se realizará sopesándose las distintas alternativas que existen, teniéndose en cuenta las limitaciones impuestas por el 5R. En el diseño se escogen los componentes correctos para conseguir que el sistema realice sus dos funciones:  Agarrar piezas.  Movimiento en el eje z que le permita desplazar el objeto. Antes del ensamblaje de los componentes neumáticos, y teniendo en cuenta el diseño realizado, se fabricarán las piezas necesarias para poder integrarlo al 5R y para, a su vez, juntar los componentes entre sí. A continuación, se desarrollará un programa informático para poder controlar el sistema. Finalmente, para verificar su correcto funcionamiento, se realizarán las pruebas pertinentes.

SCARA errobota: mugimendu gaitasunen eta ibilbide sorkuntzaren inplementazioa software grafikoan

[EU]Lan honen gaia SCARA errobot motaren mugimendu gaitasunen analisia egitea da, eta ibilbideen sorkuntzarako metodoekin batera software grafiko batean inplementatzea mugimenduaren simulazioa egin ahal izateko. Errobot serieen zinematikaren oinarrizko ezagutzatik hasita, mota konkretu batetara aplikatu egiten da eta honek aurkezten dituen berezitasunak garatu egiten dira, bi helburutara bideratuta: SCARA errobotaren mugimendu gaitasunak ezagutzea. Ibilbideen sorkuntzarako metodo baten inplementazioa. Hasteko, gaiaren egoera aztertu da, aplikazio nagusien eta ibilbide moten informazioa batzeko. Halaber ibilbideen sorkuntzarako metodoak arakatu dira, erabilera honetarako aproposena aurkitzeko. Jarraian, errobotaren analisia burutu da, ohizko erreminta matematikoak erabiliz, funtsezkoak diren lan eremua eta kokapen singularrak lortzeko. Ostean, software grafikoa garatu da mugimendu gaitasun hauek simulatzeko. Ohiko aplikazioetan oinarritutako ibilbideak sortzeko aukerak gehitu dira. Amaitzeko, oztopoak saihesten dituen ibilbideen sorkuntzarako metodoa inplementatu da, “pick and place” ibilbide motaren barruan.

Análisis cinemático de robots antropomórficos con cuaterniones duales

[ES]Este documento presenta una teoría de análisis cinemático capaz de unificar posición/orientación describiendo el movimiento de la herramienta de un robot mediante un cuaternión dual que envuelve traslación y rotación. Se desarrolla la cinemática directa de dos robots, uno redundante y otro no redundante a fin de evaluar la validez del método en ambos casos. Por último, se comparan los resultados de dicha teoría con los resultados que ofrece la conocida teoría de las matrices de transformación homogéneas.

Análisis Dinámico de mecanismos paralelos con requisitos de diseño mecatrónico

[ES]El objetivo del presente TFG es el Análisis Dinámico de mecanismos paralelos según las necesidades de la mecatrónica. La mecatrónica requiere expresiones explícitas de las fuerzas motoras que sólo dependen de las propias posiciones, velocidades y aceleraciones en los accionamientos. Ello requiere métodos avanzados de la mecánica analítica de sólido rígido. Concretamente se han desarrollado la ecuación de Lagrange modificada (según [11]) y la ecuación de Boltzmann-Hamel modificada, siendo esta última una aportación de este TFG. Como aplicación práctica se ha programado un modelo mecatrónico para un manipulador paralelo 5R y se ha optimizado el diseño de una Multi Axis Simulation Table 3PRS.

Estudio, análisis y clasificación de mecanismos con aplicación industrial

[ES]El uso de maquinaria en la industria es algo muy habitual en la actualidad. Dicha maquinaria necesita una serie de mecanismos para realizar una acción deseada, y en función de esa acción, se hará uso de un mecanismo u otro. Este informe representa el estudio y análisis cinemático que se ha llevado a cabo para la posterior clasificación de mecanismos planos que tengan un grado de libertad con aplicación industrial. Para todo ello se ha partido de un previo conocimiento de la materia que se ha ido complementando con diferentes fuentes de información especializadas. La clasificación de los mecanismos que se va a realizar en este trabajo no es más que una de las muchas posibilidades que hay a la hora de clasificarlos ya que se han hecho bastantes intentos para realizar clasificaciones de mecanismos, pero dada la complejidad de la tarea no se ha llegado a una clasificación general unificada. La línea de trabajo que se presenta aquí consiste en el análisis cinemático de diferentes mecanismos para la posterior creación de un prototipo de uno de ellos. La estructura de los contenidos que se desarrollan a continuación es la siguiente: En primer lugar se ha realizado una búsqueda de mecanismos que cumplan la condición de ser mecanismos planos que tengan un grado de libertad y que tengan utilidad demostrada. En segundo lugar se han recopilado los resultados cinemáticos del mecanismo, construcciones gráficas de los elementos que lo componen y se añadirán animaciones de cada mecanismo, haciendo después una valoración en función de los resultados obtenidos de los mismos. En tercer lugar se han clasificado en diferentes grupos dependiendo de su función o aplicación. En cuarto lugar, se ha realizado un prototipo de uno de los mecanismos para comprobar su funcionamiento.

Análisis y comparación de movimientos parásitos en manipulador paralelo 1-PRS 2-PRU

[ES]En primer lugar, se analiza el contexto investigador tratando de aportar una visión global de la situación de la I+D en el entorno geográfico, institucional y departamental. En segundo lugar, describo de forma somera la temática general en la que enmarcar las dos propuestas de investigación mencionadas así como los objetivos generales que me planteo. En tercer lugar, se realiza aquí una recopilación de los resultados previos de investigación que sirven de punto de partida para las líneas de investigación que aquí se plantean. En último lugar, planteo las dos líneas de investigación con detalle, incluyendo los fundamentos necesarios y resultados preliminares

Fabricación y reparación de geometrías complejas mediante aporte por laser.

El láser cladding es una tecnología en alza. Mediante la energía de una radiación láser, se crea un baño fundido de material que, combinado con la inyección de material en polvo a través de una boquilla y controlando el movimiento a través de la programación de una plataforma cinemática, ofrece la posibilidad de fabricar una geometría determinada mediante la adición de material. Se trata, sin embargo, de un proceso complejo en el que intervienen gran cantidad de fenómenos físicos y resulta complicado obtener un buen resultado en trayectorias complejas. En el presente trabajo se ha tratado el proceso de fabricación de una geometría compleja tipo álabe de turbina. Para ello, se ha comenzado por llevar a cabo una revisión bibliográfica, posteriormente, se han llevado a cabo una serie de ensayos experimentales para la determinación de parámetros de proceso, y finalmente, se ha desarrollado una estrategia de aporte original para estructuras tipo álabe que permite garantizar la estabilidad del proceso. En base a los resultados satisfactorios obtenidos, se ha concluido que mediante la aplicación de la nueva estrategia es posible la generación de geometrías complejas con alto grado de estabilidad.

Interacción y programación de trayectorias de robot industrial tipo SCARA.

[ES]En el desarrollo de este Trabajo de Fin De Grado (TFG) en el curso 2014-2015 se ha trabajado con un robot de tipo SCARA, muy utilizado en la industria. El objetivo era analizar su cinemática y programar trayectorias que el robot pudiera realizar. En primer lugar se ha llevado a cabo un estudio del Estado del Arte, en el que se describe la robótica industrial y su desarrollo histórico hasta nuestros días, desarrollo que presenta un futuro prometedor. Además, se han descrito las particularidades que atañen al SCARA: sus características, su relevancia y su historia. En cuanto al robot, previamente se ha realizado un análisis cinemático del SCARA. Mediante métodos matriciales se han resuelto los problemas de posiciones y velocidades, para luego programarlas en MATLAB. Una vez comprendida su cinemática, se ha interactuado con él en el taller para poder entender su funcionamiento, sus componentes y su control. Después, con los conocimientos que se han adquirido, se han programado varias trayectorias usando el lenguaje del robot, el lenguaje V+, para finalmente ejecutar esos movimientos. El Trabajo se completa con la descripción de las tareas mediante un diagrama de Gantt, el presupuesto, la declaración de gastos y el análisis de riesgos.

Diseño de un mecanismo de amplificación para una garra de 1 grado de libertad.

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado tiene la finalidad de contribuir al desarrollo de una línea de investigación mediante la implementación de un mecanismo que amplifique el movimiento de un grado de libertad. Dicho proyecto consiste en optimizar un mecanismo ya existente formado por un músculo neumático de un grado de libertad de forma que se mejore el rango de utilización de dicho mecanismo ampliando la carrera final de éste. Para ello se llevará a cabo un análisis de distintos mecanismos multiplicadores, el diseño de la mejor opción entre todos ellos y la final fabricación de un prototipo funcional. También se llevará a cabo el diseño y fabricación de las piezas auxiliares que, si bien, no forman parte explícita del mecanismo multiplicador, son necesarias para la posterior implantación de dicho mecanismo en el mecanismo ya existente, formado por un mecanismo mecatrónico de cinemática plana 5R dotado de un músculo neumático y una ventosa.

Diseño mecánico de manipulador paralelo XY.

[ES]El proyecto consiste en el desarrollo mecánico de un manipulador paralelo basado en un mecanismo de cadena cerrada y 5 pares de rotación moviéndose en un mismo plano, de modo que cubra un espacio de manipulación previamente definido. Para ello se realizan los diseños en programas de CAD y se realizan los planos de diseño y montaje con el objetivo de posteriormente llevar el diseño a la realidad.

Diseño de una junta esférica flexible para un manipulador de alta precisión.

ES]El Trabajo Fin de Grado que se presenta a continuación tiene como objetivo principal el diseño de una unión flexible que formará parte de las patas de un robot de cinemática paralela. Por la propia arquitectura de estos mecanismos, y para dotar a la plataforma de movimientos precisos, esta unión, ubicada en la parte superior de las patas, debe deformarse al ser sometida a esfuerzos de flexión y torsión. Se realiza un adecuado diseño que maximice las deformaciones de dicha unión a la par que se garantiza una adecuada duración de la misma para la aplicación requerida. A su vez, se comprueba que las tensiones a las que se verá sometida no superan el límite de fluencia del material elegido. Todo ello se realiza de forma computacional mediante el método de los elementos finitos.

Metodología para la implantación de una herramienta de control virtual de robots serie

[Es]El objetivo principal de este trabajo es la introducción del usuario al mundo de la robótica, explicando para ello, desde un punto de vista práctico, los conceptos teóricos relacionados con la cinemática de mecanismos espaciales, específicamente la de los robots serie. Para lograr este objetivo se ha creado una metodología de aprendizaje, basada en tres ejercicios, que explica los comandos principales de RobotStudio; software de programación necesario para el control virtual de robots de la marca ABB, robot disponible en la escuela. Junto con esto, se desarrollan los conceptos necesarios para la realización de tareas básicas dentro del ámbito de la robótica. Mediante la implantación de esta metodología se pretende dotar al usuario de los conceptos esenciales para programar robots serie dentro de un ámbito virtual, otorgándole la posibilidad de conectarlo posteriormente a un robot real, obteniendo resultados prácticos y visibles.

Proyecto de diseño y cálculo de retroexcavadora de pala frontal

El objetivo del presente proyecto es el diseño y cálculo de la pala frontal para una retroexcavadora de minería. Para el desarrollo del proyecto se han realizado una serie de estudios con sus respectivas iteraciones hasta lograr un equilibrio entre todos los elementos a estudio. Partiendo de la función objetivo a cumplir por el diseño, el primer paso consiste en definir el tipo de mecanismo más adecuado a las necesidades planteadas mediante un proceso de síntesis estructural. De esta forma se obtiene el tipo y número de elementos y pares a utilizar, así como su secuencia de unión (diagrama estructural). A continuación, a partir de las especificaciones dimensionales dadas por la empresa minera se obtienen las dimensiones principales del mecanismo, es decir, las longitudes, las posiciones y orientaciones relativas entre pares. Una vez obtenidas las dimensiones principales, se aplica cinemática inversa, para obtener la trayectoria de las posiciones a estudio y a continuación se realiza el análisis cinemático para los valores calculados para dichas posiciones. Por tanto, es necesario hacer una estimación inicial de las secciones de los elementos, pudiendo tomar como referencia aquellas que en otros diseños similares hayan resultado adecuadas. Con la distribución másica que implican estas dimensiones secundarias, y suministrando como dato el movimiento requerido para el mecanismo, así como todas las acciones resistentes a las que está sometido, se resuelve el problema dinámico. Este da como resultado las reacciones en los pares y las acciones motoras necesarias para que el sistema se mueva como previamente se ha especificado. Si los esfuerzos en los elementos generan un fallo (estático) en cualquiera de los elementos de la máquina, se modifican los materiales y dimensiones de las secciones en cuestión, y se realiza de nuevo un análisis cinetostático hasta que las dimensiones secundarias de los elementos sean tales que resistan las reacciones que aparecerán. A partir de aquí, si la diferencia entre lo requerido y los resultados obtenidos son aceptables, puede darse como válido el diseño. En caso contrario habría que modificar las características inerciales de los elementos y proseguir con el ciclo del diseño.