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Modelación y simulación de un actuador hidráulico para un simulador de marcha normalLoli Méndez, José Luis Piero 19 February 2013 (has links)
En este trabajo se desarrolla el modelo dinámico de un actuador hidráulico de doble
efecto de la marca Fluidtek, el cual forma parte importante del simulador de marcha
normal que se desarrolla en la Pontifica Universidad Católica del Perú. Asimismo,
se muestra el comportamiento dinámico del actuador por medio de simulaciones
ejecutadas en MatLab, para lo cual se desarrolló el algoritmo correspondiente.
En primer lugar se identificaron los parámetros que caracterizan el modelo dinámico
del actuador hidráulico, definiendo como variable de entrada la presión hidráulica
del fluido y como variable de salida el desplazamiento del vástago. El modelo
matemático se obtuvo planteando las condiciones de equilibrio correspondientes a
los fenómenos físicos presentes en el accionamiento del actuador. Algunos
parámetros del modelo se obtuvieron revisando la información técnica del
fabricante, mientras que otros fueron obtenidos por medición y experimentación
(coeficiente de fricción dinámica) y de la literatura técnica (módulo de Bulk).
Los resultados obtenidos indican que el comportamiento del actuador presenta un
error en estado estacionario, lo cual produce imprecisión en la señal de salida, por
lo que es necesario tomar acciones de control al respecto. Sin embargo, las
gráficas muestran que la simulación en el computador asemeja a lo observado en el
banco de pruebas. De esta manera, se concluye que el modelo matemático
obtenido describe adecuadamente al actuador. / Tesis
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Investigation and development of a flexible gripper with adaptable finger geometryRamos Gómez, Geancarlo Enzo 30 July 2019 (has links)
Das zuverlässige und schonende Greifen ist ein Hauptanliegen bei der
Entwicklung von neuartigen Greifvorrichtungen. Je größer die Kontaktfläche
zwischen dem Greifer und dem Greifobjekt ist, desto schonender und
zuverlässiger ist der Greifvorgang. Um dieses Ziel zu erreichen wurden in den
letzten Jahrzehnten zahlreiche Untersuchungen zu adaptiven passiven Greifern
durchgeführt. Ein neuer Forschungszweig im Bereich selbstadaptiver Greifer sind
Greifer mit nachgiebigen blattfederartigen Greifelementen (Greiferfinger) Die
Funktionsweise basiert auf dem elastischen Ausknicken der Greifelemente
infolge einer translatorische Antriebsbewegung
Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Verbesserung des Greifvorgangs,
indem die Kontaktlänge zwischen den blattfederartigen Greiferfingern und dem
zu greifenden Objekt deutlich erhöht wird. Um diese Aufgabenstellung zu lösen,
muss eine geeignete Greifergeometrie für ein gegebenes Greifobjekt berechnet
werden.
Die gezielte Berechnung der erfoderlichen Greifergeometrie für ein bekanntes
Greifobjekt ist nicht möglich. Daher wurde als Lösungsansatz die umkehrte
Richtung gewählt. Für eine definierte Greifgeometrie wird die Gestalt des dazu
passenden “idealen” Greifobjektes ermittelt und anschließend mit der Gestalt zu
greifenden Objektes verglichen. Bei Gestaltabweichungen wird die
Greifergeometrie iterative verändert, bis seine geeignete Greifergeometrie
gefunden wurde. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird zunächst die
Ermittlung des “idealen” Greifobjektes behandelt. Es wurde ein Algorithmus
entwickelt, der für eine vorgegebene Greifergeometrie die Gestalt eines runden
bzw. elliptischen Objektes ermittelt. Der Algorithmus verwendet als Eingabedaten
die Biegelinien der elastisch ausgeknickten Greiffinger unter Berücksichtigung
unterschiedlicher Randbedingungen. Als Ausgabedaten liefert der Algorithmus
die Gestalt des passenden Greifobjektes zurück. Für quadratische bzw.
rechteckige sowie für dreieckige Objekte wurden unterschiedliche
Greifgeometrien untersucht. Außerdem wird für quadratische und rechteckige
Objekte das Lösungskonzept für die Entwicklung eines weiteren Algorithmus
beschrieben.
In Kapitel 1 wird eine Klassifizierung von Greifern basierend auf der
Anpassungsfähigkeit vorgestellt. In Kapitel 2 werden Lösungskonzepte, Modelle
und Theorien vorgestellt. In Kapitel 3 werden Ablaufdiagramme der Algorithmen
dargestellt. In Kapitel 4 wird die Entwicklung des Algorithmus für elliptische
Objekte und deren Betriebsmodi beschrieben. In Kapitel 5 werden
Greifgeometrien für quadratische bzw. Rechteckige sowie für dreieckige Objekte
analysiert und die Ideen eines Algorithmus für quadratisch bzw. rechteckige
Objekte beschrieben. In Kapitel 6 wird ein kurzer Überblick über die zukünftige
Arbeiten. / Reliable and gentle gripping is a major concern in the development of new
gripping devices. The larger contact surface between the gripper and the gripping
object, the gentler and more reliable the gripping process. In order to achieve this
goal, further investigations on adaptive passive grippers have been carried out in
the recent decades. A new branch of research in the field of self-adaptive grippers
are compliant leaf-spring-like gripping elements (gripper fingers). Its mode of
operation is based on the elastic buckling of the gripping elements as a result of
a translatory drive movement.
The present work focuses on improving the gripping process by increasing
significantly the contact length between the compliant leaf-spring-like gripper
fingers and the object to be gripped. In order to solve this task, a suitable gripper
geometry for a given gripping object should be calculated
The specific calculation of the required gripper geometry for a known gripping
object is not possible; therefore, this work aims in the opposite direction. For a
defined gripping geometry, the shape of the matching “ideal” gripping object is
determined and then compared with the desired object to be gripped. In case of
a deviation in the size, the gripper geometry is iteratively changed until its suitable
gripper geometry has been found. In the present work, the determination of the
“ideal” gripping object is the first task to deal with. An algorithm has been
developed to determine the shape of a round-elliptical object for a given gripper
geometry. The algorithm uses as data input the bend lines of the compliant twogripper
finger under different boundary conditions. As data output, the algorithm
returns the shape of the matching gripping object. For square-rectangular and
triangular objects, different gripping geometries have been investigated.
Furthermore, for square-rectangular objects, solution concepts for the
development of an algorithm is described.
In chapter 1, a classification based on adaptability is presented. In chapter 2,
solution concepts, models and theories involved are introduced. In chapter 3,
process flow diagrams of the algorithms are presented. In chapter 4, the
development of the algorithm for elliptical objects and its operation modes are
described. In chapter 5, gripping geometries for square-rectangular and triangular
objects are analysed and the ideas of an algorithm for square-rectangular objects
are described. In chapter 6, a brief overview of the futur work is commented. / Tesis
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Implementación de un sistema de control de fuerzas para un prototipo de terminal de agarreCamacho Gómez, Raúl 23 November 2011 (has links)
El presente tema de tesis tiene como objetivo central, llevar a cabo un control sobre la
variable física de fuerza. Para esto se implementará un sistema electromecánico
(prototipo de terminal de agarre manipulador) el cual servirá como plataforma de
prueba para realizar dicho control. Este prototipo contará con las características
básicas que lo define como terminal de agarre. Es decir, apertura y cierre de placas
paralelas (a modo de pinzas).
El sistema de control se encargará de regular la fuerza de agarre del terminal, a un
valor determinado previamente. Este valor de fuerza ya determinado, será el necesario
y suficiente para evitar que el material que se vaya a coger se quiebre o resbale. Para
validar el correcto funcionamiento del sistema de control se harán pruebas con distintos
materiales.
Para determinar el valor de fuerza que está ejerciendo en cada instante, el terminal de
agarre contará con un sensor de fuerza. Este periódicamente irá tomando datos de los
valores de fuerza presentes en todo momento.
La distribución del presente documento cuenta con 5 capítulos:
En los capítulos 1 y 2 nos centraremos en la parte teórica que brinda sustento a la
elección del tema de tesis. Tal como, las características importantes que encierra el
tema de control de fuerza en nuestro entorno de desarrollo tecnológico, así como
también las ventajas que puede brindar el control de fuerza aplicado a varios campos
de trabajo. Además, nos centraremos en definir la problemática que encierra la
elección del tema de estudio.
En los capítulos 3 y 4 nos centraremos en definir la metodología de solución a la
problemática planteada, así como la puesta en marcha del sistema de control
propuesto. Finalmente, una vez que tengamos todo el sistema que encierra al control
de fuerza, nos dedicaremos a hacer pruebas para validar el camino de solución
elegido.
En el último capítulo presentaremos las conclusiones, observaciones y
recomendaciones de la tesis. De este capítulo extraemos como conclusión principal. El
que la metodología elegida para solucionar la problemática del tema de tesis, tuvo los
resultados esperados. Finalmente se pudo controlar la fuerza de agarre de los
materiales seleccionados dentro de un rango de error pequeño. / Tesis
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Exoesqueleto robótico de miembro superior para la asistencia de carga y prevención de lesiones músculo-esqueléticas en trabajadores de construccción civilMendoza Quispe, Arturo 26 August 2014 (has links)
El desarrollo de varias tecnologías ha permitido que hoy en día los exoesqueletos
robóticos sean una realidad, siendo actualmente usados en distintas áreas de trabajo;
sin embargo, éstos aún presentan ciertas limitaciones, como por ejemplo, restringir el
desplazamiento del usuario si éstos están fijos a soportes.
Por otro lado, el tipo de trabajo que realiza el trabajador de construcción civil, como la
carga y transporte de elementos de construcción, lo pone en una situación de
predisposición a sufrir lesiones como fracturas, esguinces y diversos trastornos
músculo-esqueléticos.
El presente proyecto consiste en el diseño de un exoesqueleto de miembro superior que
alivie el esfuerzo en el transporte de carga y disminuya los riesgos a la salud de los
trabajadores de construcción civil. Se presenta una solución de un exoesqueleto pasivo
que utiliza el mecanismo kickstart ratchet –mecanismo que permite el movimiento
rotacional en tan sólo un sentido y que utiliza los dientes de engrane en las caras planas
de los discos en contacto para distribuir el torque entre todos los dientes de la pieza-,
para poder soportar la carga aplicada por largos períodos de tiempo sin la necesidad de
un suministro eléctrico permanente.
Este diseño es ergonómico y permite un uso continuo y prolongado, es seguro para el
usuario, compacto y fácil de transportar, es autónomo y no limita del desplazamiento del
usuario. Así mismo, previene lesiones musculo-esqueléticas a través de la corrección
de la postura del usuario, distribuyendo la carga uniformemente en la posición óptima.
Además, resulta en una alternativa más económica que el costo que implica una lesión
músculo-esquelética debido a las horas-hombre perdidas, gasto en medicamentos,
tiempo invertido en fisioterapia, hasta inclusive posibles demandas a la empresa
responsable.
Finalmente, se espera que gracias al uso del exoesqueleto robótico, el trabajador de
construcción civil pueda aumentar su eficiencia laboral al ser capaz de cargar y
transportar un mayor número de elementos en un mismo período de tiempo que si no
contara con el exoesqueleto, puesto que presentaría menos cansancio. / Tesis
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Diseño de un sistema mecatrónico para la separación de envases defectuosos de vidrio mediante la lectura del número de moldeGranda Salvador, Antonio Rafael 14 May 2016 (has links)
Actualmente, en toda empresa de manufactura se requiere un estricto control de la calidad del producto final; por ello, constantemente, se desea implementar equipos de inspección que proporcionen un mayor detalle sobre las evaluaciones requeridas por el cliente. En el caso de las empresas de manufactura de botellas de vidrio, los controles de calidad deben ser los más rigurosos posibles; debido a que, el producto final tiene contacto directo con el cliente.
Los envases de vidrio cuentan con un código en la parte inferior, que los identifica según el número de molde en el cual han sido fabricados. Si bien no se puede detectar el 100% de los tipos de defectos, sí se puede detectar este código con el cual según las evaluaciones realizadas en planta, se puede determinar que durante un periodo de tiempo definido, todos los envases pertenecientes a una moldura en particular, cuentan con defectos. Por ello, la propuesta del proyecto es un equipo que lea el número de molde de los envases en una línea de producción y según los requerimientos de planta se programe el descarte de los envases que cuenten con el número de molde que contengan defectos.
El objetivo del proyecto es el diseño de un sistema mecatrónico que minimice la cantidad de posibles filtraciones de envases defectuosos en el empaque enviado al cliente. Esto involucra mitigar los problemas con los clientes y la reducción del alto sobre costo utilizado en personal externo a la empresa que se dedica a la inspección de cada envase dentro de un lote designado como defectuoso. / Tesis
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Modelado cinemático y dinámico de un manipulador de 5 grados de libertad articulado verticalmenteNavarro Narváez, Nadia Pamela 11 November 2011 (has links)
El siguiente tema de tesis corresponde al modelado cinemático y dinámico de un
manipulador de 5 grados de libertad articulado verticalmente desarrollado en el Centro de
Tecnologías Avanzadas de Manufactura CETAM de la Pontificia Universidad Católica del
Perú. Esta tesis forma parte de un proyecto multidisciplinario para el diseño, fabricación y
puesta en funcionamiento de un manipulador con las características ya mencionadas.
El modelado cinemático consta del desarrollo de la cinemática directa y la cinemática
inversa. La cinemática inversa permitirá conocer las coordenadas de cualquier punto del
manipulador en función de los ángulos generados en las articulaciones, mientras que la
cinemática inversa permitirá conocer los ángulos de los actuadores en funciona de alguna
posición espacial. La cinemática directa utiliza matrices de transformación homogéneas,
que relacionan una serie de sistemas coordenados colocados estratégicamente a lo largo del
manipulador. La cinemática inversa por otro lado, utiliza un método geométrico para su
resolución. La dinámica del manipulador también consta del desarrollo de una dinámica
directa y una inversa Para el desarrollo de la dinámica directa se utiliza la formulación de
Walker-Orin para obtener las aceleraciones, velocidades y posiciones en función de los
torques en los actuadores. En la dinámica inversa por otro lado, se utiliza la formulación de
Newton-Euler con una ligera variación desarrollada por Luh, Walker y Paul, para
determinar los torques en los actuadores en función de las posiciones, velocidades y
aceleraciones. Esta serie ecuaciones dinámicas son manejadas mediante un algoritmo
soportado en Matlab, que permite la iteración de las diferentes variables de una manera
práctica, rápida y precisa. / Tesis
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Diseño de un mecanismo robótico de dos grados de libertad para rehabilitación de miembro superior en usuarios con post-infarto cerebralVirhuez Delgado, Wilberth José 01 October 2018 (has links)
La presente tesis desarrolla el diseño de un mecanismo robótico de dos grados de
libertad para rehabilitación de miembro superior en usuarios con post-infarto cerebral
como solución alternativa de rehabilitación al método convencional en mejorar la
recuperación del miembro superior.
El proyecto responde a un aumento de la población adulta que sufre de alguna
discapacidad, el déficit de atención hospitalaria y de infraestructura adecuada en los
centros de rehabilitación que generan secuelas en la vida del paciente por no haber
sido atendido en el momento oportuno.
En el presente documento se describe el mecanismo diseñado, el cual contempla
realizar los movimientos de flexo/extensión con un rango de 0 º a 120 º y el de
prono/supinación con un rango de 0 º a 90 º. El mecanismo se desarrolló para trabajar
con órdenes de un interfaz cerebro computadora, pero puede adaptarse a otras formas
de interacción debido a que recibe señales. El primer movimiento se realiza por
transmisión de engranajes y el segundo por cable de acero. Además, el mecanismo
está acoplado a una base que permite adaptar el diseño robótico a diferentes
miembros superiores. El costo de diseño y de fabricación de este dispositivo está
alrededor de los S/. 6,000. En el desarrollo de este trabajo se empleó la metodología
de diseño de la norma alemana VDI 2206 / Tesis
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Diseño mecánico de un gripper para brazo robot para el paletizado de cajas de 20 kg y pallets de 25 kgRoncal Jaico, Julio Cesar 19 February 2016 (has links)
La presente tesis comprende el diseño mecánico de un gripper (garra o manipulador)
para brazo robot para el paletizado de cajas de 20kg y pallets de 25kg. La función
principal del gripper es sujetar y descargar pallets y cajas por separado. La función del
conjunto es transportar un pallet proveniente de un conjunto de pallets apilados hacia la
zona de paletizado. Después, transportar cajas de una en una, provenientes de una faja
transportadora, hacia la zona de paletizado. En esta zona, se descargan las cajas sobre el
pallet formando un arreglo.
El diseño óptimo fue el resultado de un proceso de selección dentro de las alternativas de
solución planteadas, las cuales, se evaluaron tanto técnica como económicamente hasta
llegar a la mejor opción que cumpla con las exigencias de diseño. La metodología
utilizada en el presente diseño está basada en las recomendaciones de la Asociación
Alemana de Ingenieros (VDI 2221).
Posteriormente, se calculan, dimensionan y seleccionan los elementos principales que
permitan al gripper la sujeción de cajas y de pallets. Dentro del cálculo, se experimentó
en el laboratorio de manufactura de la PUCP, la deformación que sufre la caja al
aplicarle la fuerza de sujeción, concluyéndose así que la caja no sufre daños en la
manipulación.
Además, se presentan los planos de ensamble y despiece del gripper así como los
materiales necesarios para su construcción. Finalmente, se presenta la cotización para la
fabricación de este, obteniéndose un costo aproximado de S/.12 279,6 Nuevos Soles,
costo que podría disminuir optimizando formas constructivas y materiales utilizados. / Tesis
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Diseño del sistema de control de un brazo robótico de asistencia a personas discapacitadasAchic Alarcón, Fred Solio 20 June 2016 (has links)
La presente tesis tiene por finalidad el diseño de un sistema para comandar un
brazo robótico de asistencia que estará montado sobre una silla de ruedas
automatizada, y cuya operación será por medio de señales EEG, con el objetivo de
asistir a pacientes postrados con limitaciones de discapacidad muscular en
miembros superiores, esclerosis lateral amiotrófica, lesión de la médula espinal,
entre otros. El trabajo se enfoca en la implementación de un sistema basado en el
procesamiento de señales cerebrales producto de estímulos visuales modulados a
frecuencias específicas, con las cuales será posible clasificar y definir comandos de
movimientos básicos sobre el brazo robótico. Todo ello con el objetivo de reducir
fatigas mentales producto del uso de otras técnicas, como las cognitivas, que
requieren mayor esfuerzo de concentración y muchas horas de entrenamiento
previo para su correcto funcionamiento. Así mismo, la investigación muestra los
criterios para la implementación del sistema de generación de estímulos visuales y
resultados de los experimentos durante la adquisición, el procesamiento y
clasificación de las señales recolectadas a partir de un dispositivo BCI portátil, con
características limitadas en precisión y ancho de banda. / Tesis
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Sistema de control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough para la rehabilitación de la movilidad del tobilloParedes Zevallos, Daniel Leoncio 29 April 2013 (has links)
En la medicina de rehabilitación, los mecanismos paralelos del tipo
plataforma de Stewart-Gough están siendo usados para la rehabilitación
de tobillo de pacientes con discapacidad. El movimiento de la plataforma
debe simular o seguir, de manera precisa, a los movimientos de un tobillo
al querer caminar o ponerse de pie.
Por lo tanto, como parte de un proyecto que tiene como finalidad recrear
la trayectoria recorrida por el conjunto tobillo-pie durante la marcha, este
trabajo de tesis se enfoca en el diseño e implementación del sistema de
control de la cinemática de una plataforma Stewart-Gough. Para lograr
posicionar de manera exacta y precisa la plataforma en una posición y
orientación dada, primero, fue necesario hallar un modelo aproximando de
los actuadores de la plataforma. Con los modelos hallados se simuló el
comportamiento de los actuadores, y al comparar los resultados de estas
simulaciones con los datos reales se obtuvieron errores menores al 1%.
El control diseñado para cada actuador se basa en una topología de lazo
con retroalimentación negativa, cuyo algoritmo de control es un PID
(proporcional – integral - derivativo). Sin embargo, dado que los modelos
obtenidos no eran lineales, no era posible usar técnicas de sintonización
para algoritmos PID convencionales. Por lo cual fue necesario derivar una
ecuación que relaciona los parámetros del algoritmo con el tiempo de
establecimiento deseado y el modelo de los actuadores.
Finalmente, con el sistema de control implementado el microprocesador
XS1-L1, de procesamiento multi-hilo, se logró obtener errores dentro del
rango de movimiento de un tobillo (3% en una marcha normal, y tiempos
de establecimiento para cada actuador con error ± 0.5 segundos con
respecto al tiempo deseado. / Tesis
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