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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO ESCUELA NACIONAL PREPARATORIA Nº 9 “PEDRO DE ALBA”

Prepa 9 - Roboinsecto Página 1

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO

ESCUELA NACIONAL PREPARATORIA Nº 9

“PEDRO DE ALBA”

ROBOTICA

“Roboinsecto”

ASESOR: Torres Sandoval José Luis

ALUMNOS:

Ramírez Cruz Diana

Rojas Ayala Manuel Alejandro



-Resumen: El proyecto es solo un prototipo que ha sido creado pensado en la ayuda que se puede proporcionar en diferentes tipos de desastres ocasionados por el poder de la naturaleza o del hombre, en los cuales se pierde la esperanza de encontrar a las personas involucradas en estos tipos de catástrofes, o de encontrar objetos de un valor significativo. Su fabricación se llevo a cavo con la combinación de sensores de luz, una placa de baquelita, resistencias, dos motores y un par trozos de cuerda de guitarra (antenas), esto hablando a grandes rasgos, claro esta. Tiene un diseño sencillo, no quisimos colocar nada extravagante. Para llevar a cavo su funcionamiento lo único que necesitamos es un poco de luz, para que le sirva de guía al robot y de esta forma lo podemos controlar desde una distancia determinada. Esto sin duda, representa para nosotros un avance con una gran utilidad, ya que se deja de arriesgar las vidas de los rescatistas de una forma innecesaria y al mismo tiempo ahorramos en tiempo y dinero, ya que gracias a él y claro, con unas cuantos implementos, podríamos optimizar el trabajo de estas personas que en lo personal son héroes, ya que su misión de este pequeño robot no es la de rescatar a las personas, sino la de encontrarlas y de esta manera localizamos a los heridos u atrapados de una forma mas rápida. -Marco teórico: El término desastre hace referencia a las enormes pérdidas humanas y materiales que se ocasionan en cierta medida por eventos o fenómenos en las comunidades como los terremotos, inundaciones, deslizamientos de tierra, deforestación, contaminación ambiental y otros. Los desastres son alteraciones intensas de las personas, los bienes, los servicios y el medio ambiente, causadas por un suceso natural o generado por el hombre, que exceden la capacidad de respuesta de la comunidad afectada.

Según el criterio de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), los desastres se clasifican de la siguiente manera:

1) Desastres Naturales, y

2) Desastres Tecnológicos.



En esta ocasión nos enfocaremos solo a los desastres naturales en los que nuestro prototipo podría ayudar:

1. Desastres generados por procesos dinámicos en el interior de la Tierra.

a. Sismos.- Son los movimientos de la corteza terrestre que generan deformaciones intensas en las rocas del interior de la tierra, acumulando energía que súbitamente es liberada en forma de ondas que sacuden la superficie terrestre.

2. Desastres generados por procesos dinámicos en la superficie de la Tierra.

a. Deslizamiento de Tierras.- Que ocurren como resultado de cambios súbitos o graduales de la composición, estructura, hidrología o vegetación de un terreno en declive o pendiente:

b. Derrumbes.- Es la caída de una franja de terreno que pierde su estabilidad o la destrucción de una estructura construida por el hombre.

c. Aludes.- Masa de nieve que se desplaza pendiente abajo. d. Huaycos.- Desprendimientos de lodo y rocas debido a precipitaciones pluviales, se

presenta como un golpe de agua lodosa que se desliza a gran velocidad por quebradas secas y de poco caudal arrastrando piedras y troncos.

3. Desastres generados por fenómenos meteorológicos o hidrológicos.

a. Tornados.- Vientos huracanados que se producen en forma giratoria a grandes velocidades.

b. Huracanes.- Son vientos que sobrepasan más 24 Km/h como consecuencia de la interacción del aire caliente y húmedo que viene del océano Pacífico con el aire frío.

Nuestro proyecto, como ya hemos mencionado, es solo un prototipo para poder ayudar a las personas que se encuentren involucradas en alguno de estos desastres que acabamos de mencionar, aunque nuestro pequeño robot en estos momentos no podría ayudar en alguno de estos casos, ya que no se encuentra totalmente desarrollado, bien podría ser la guía para poder desarrollar un mejor robot de una mayor calidad. A todo esto, ¿qué es un prototipo?, pues bien, un prototipo es una representación limitada del diseño de un producto que permite a las partes responsables de su creación experimentar, probarlo en situaciones reales y explorar su uso, también se puede referir a cualquier tipo de máquina en pruebas, de esta manera queda mas claro que nuestro robot no fue diseñado para realizar de inmediato todas sus funciones esperadas, pero si la principal, que es la de seguir la luz, y ya con base en esto, personas mas experimentadas podrían utilizarlo y desarrollarlo a su máximo potencial, logrando de esta manera un avance en el desarrollo tecnológico. Adjunte la definición de prototipo, ya que es una palabra que usaremos mucho durante este trabajo escrito, ya que creemos que es el término más correcto para referirnos a nuestro robot.

Principios de Electrónica Analógica Básica.



- ¿Que es la energía? La energía es todo aquello que puede ser convertido en trabajo. Cuando decimos que un objeto tiene energía, queremos dar a entender que es capaz de realizar trabajo. Ley de conservación de la energía: “La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.

- ¿Que es la electricidad? Cuando se frotan diferentes objetos observamos que en algunos existe una fuerza que los atrae y en otros una fuerza que los aleja. Por lo que podemos concluir que existen dos tipos diferentes de carga eléctrica. A una se le llamó positiva y a la otra negativa. Para entender esto es necesario saber que todos los cuerpos están formados de átomos. Los átomos están formados de tres tipos diferentes de partículas: 1. Protón. Carga eléctrica positiva. 2. Electrón. Carga eléctrica negativa. 3. Neutrón. No tiene carga eléctrica. Todos los cuerpos normalmente están equilibrados, es decir tienen la misma cantidad de cargas negativas que positivas, por lo que se dice que son eléctricamente neutros. Al frotar los objetos se generaron fuerzas eléctricas debido a que los electrones (carga negativa) de un cuerpo se transfirieron al otro, resultando que uno de los cuerpos tenga más electrones (cargado negativamente) y el otro tenga menos electrones (cargado positivamente). La razón por la que los cuerpos se atraen es debido a que buscan recuperar su equilibrio eléctrico, es decir volver a ser neutros transfiriendo nuevamente los electrones. Cuando dos cuerpos están cargados negativamente o positivamente estos se rechazan. De lo anterior concluimos: Cuerpos con cargas iguales se repelen (alejan) y cargas contrarias se atraen. La cantidad de carga se mide en Coulombs. 1 coulomb= 6.25x 1018 electrones. Algunos cuerpos permiten la transferencia de carga fácilmente, a estos se les llama conductores. Otros se resisten al flujo de la carga y se les conoce como aisladores. Existen otros a los que se les llama semiconductores, los cuales están en un punto intermedio en su capacidad para transportar carga. //WWW.Robodacta.com. E-mail:

- ¿Que es un circuito eléctrico? Un circuito eléctrico consta de una cierta cantidad trayectorias cerradas o mallas unidas entre sí por donde circula la corriente eléctrica.



Un ejemplo es el apagador de un foco en nuestra casa. Si el apagador está abierto la corriente no circula y el foco está apagado. Cuando cerramos el apagador la corriente empieza a circular.

- ¿Que es Corriente? La corriente eléctrica (I) es la rapidez del flujo de carga que pasa por un punto dado en un conductor eléctrico. La unidad de corriente eléctrica es el Ampere (A). Un Ampere representa un flujo de carga con una rapidez de un coulomb por segundo. Por conveniencia, la dirección de la corriente eléctrica es la dirección en que las cargas positivas se moverían, es decir del positivo al negativo, aun si la corriente realmente consiste en un flujo de electrones que van del negativo al positivo.

- Resistencia. Propiedad de un material que hace que se oponga al flujo de carga eléctrica. Se mide en OHMS.

- Circuito en Serie. Se dice que dos elementos están en serie si en el punto donde se unen (nodo) no existe ninguna otra trayectoria o elemento por donde pueda circular la corriente. Por lo tanto cuando dos dispositivos están en serie, circula la misma corriente a través de ellos, ya que no existe otra trayectoria. La caída de potencial es la suma de las caídas individuales a través de cada resistencia. Vt= V1+V2+....+Vn. La resistencia total es igual a la suma de las resistencias individuales. Rt = R1+R2+....+Rn.

- Circuito en Paralelo.

Dos dispositivos están en paralelo cuando sus terminales están conectadas a los mismos nodos. Por lo que el voltaje en los elementos es el mismo. La corriente total es la suma de las corrientes individuales. La resistencia total está dada por: 1/Rt = 1/R1 +1/R2+...+1/Rn



-Planteamiento del problema: Al momento de realizar el robot pensamos en un problema que en cualquier momento puede ocurrir, un terremoto, sismo, tornado u otro tipo de fenómeno natural que produzca derrumbes, es decir en muchas de las ocasiones es sumamente imposible adentrarnos en las profundidades de los escombros que dejan a su paso para rescatar a las victimas. De esta forma la pregunta seria: ¿podremos crear un prototipo para ayudar en este tipo de catástrofes? -Objetivo: El objetivo es poder realizar la base de un robot que colabore en el rescate de victimas en distintos desastres, para que de esta forma pueda simplificar el trabajo de los rescatistas y de esta manera poder colaborar dando un beneficio a la población en general. -Hipótesis: Este proyecto ha sido creado para ser la base para diseñar un robot que ayude a los rescatistas en la búsqueda de personas atrapadas en lugares con muy poca iluminación o que simplemente se encuentran en cavidades pequeñas o estrechas. Este robot seria muy útil, ya que por su pequeño tamaño es fácil de que pueda ingresar al lugar en donde se encuentran la o las personas atrapadas, a parte de que es muy versátil, fácil de transportar y cuenta con una considerable velocidad para agilizar el trabajo. Si a este robot lo complementáramos con una pequeña cámara, podríamos obtener una visión clara de el lugar por donde esta pasando y así tener una visión mas amplia de lo que podemos o no hacer para rescatar a las personas, llevando a cavo un trabajo útil sin desperdiciar tiempo o poner en peligro a las personas en riesgo. Al igual podría ser complementado con un sensor de calor. Para dar un ejemplo claro de la ayuda que puede proporcionar este robot, pongamos un ejemplo de un terremoto, en estos tipos de catástrofes, las personas quedan atrapadas debajo de los escombros o en lugares recónditos, en los que son muy difíciles de ingresar



para las personas o para los robots de un tamaño más grande, sin embargo será fácil para el robot insecto. -Desarrollo: Herramientas: • Pinzas de punta. • Pinzas de corte. • Cautín de lápiz. • Soldadura 60/40 de preferencia sin plomo. • Pasta para soldar (se usa para facilitar el soldado, pero no es indispensable). • Pistola de silicón. • Cinta de aislar. • Cinta o malla desoldadora (se utiliza en caso de querer desoldar algún componente o para destapar hoyos tapados por error). Precauciones para soldar: Soldar es la operación más importante que nosotros realizamos al construir nuestro robot. Una mala soldadura pudo haber provocado que nuestro robot no funcionara correctamente. ¿Cómo soldar? Mucha soldadura -----------------------------------_

Poca soldadura ------------------------------------_ Soldadura perfecta --------------------------------_



• Instale el componente en la tarjeta. • Toque con el cautín caliente el área en donde va a soldar durante 2 segundos. • Coloque la soldadura en el lado opuesto al cautín y permita que la soldadura rodee el alambre. Lista de Componentes que integran al robot insecto: Cantidad Código Descripción 1 7805 Un regulador de voltaje 5

volts. 1 TL062 Un amplificador operacional

doble. 1 74HC00 Una compuerta NAND

cuádruple. 1 L293D ó SN754410NE Un Driver puente H con

diodos. 1 IC16P Una base para CI 16 pines. 1 IC14P Una base para CI 14 pines. 1 IC8P Una base para CI 8 pines. 2 E4.7 Dos capacitores de 4.7uF. 4 R100K-1/2 1/2W. Cuatro resistencias

100Kohms 2 9P5-A Dos fotorresistencias de

10Mohms 1 111-50K Un preset 50K . 1 R100-1/2 Una resistencia de 100

Ohms 1/2W. 1 258-810 Un broche para pila 9V. 2 RM1 Dos motores DC. 2 GMJ-2 Dos jumpers ó puentes. 3 F36-S Tres tiras de 3 Pines cada

una. 1 SCMM-122 Un interruptor. 2 Dos pedazos de silicón 1



cm. 1 Una tira metálica 8x1 cm. 4 Dos cables rojos de 6 cm.

Dos cables negros de 6 cm. 4 4 pedazos de forro de

alambre. 1 16 cm de alambre de acero

(cuerda de guitarra). 1 PCBKIST Un circuito impreso. 1 Pila de nueve volts Instrucciones de ensamble: 1. Todos los componentes se van a insertar por la parte donde están los dibujos (lado de componentes), y se van a soldar por el lado contrario (lado de soldaduras). Insertar y soldar las 4 resistencias de 100KOhms (café, negro, amarillo) R3, R4, R5 y R6. [Fig.1] Después soldar la resistencia de 100 Ohms (café, negro, café) R2. [Fig.2]



Al cortar los sobrantes de los componentes, cerciórese de no hacerlo cerca de los ojos o de alguna persona. Tenga cuidado de no perderlos, ya que se utilizarán posteriormente. 2. Colocar y soldar el Preset [Fig.3] (resistencia variable) R1 cuidando de no doblar sus terminales.

3. Soldar las bases para los circuitos integrados (U2 ocho pines; U3 14 pines; U4 16 pines). [Fig. 4] Estas bases tienen una ranura o muesca en uno de sus extremos, esta ranura debe coincidir con la figura sobre la tarjeta impresa. No colocar los circuitos integrados hasta terminar de armar el robot. Los pines de las bases no deben unirse entre sí a excepción de los que se encuentren en la misma pista de cobre. Nota: Los Circuitos integrados están enumerados en cada una de sus terminales o pines.

4. Soldar las 3 tiras de 3 pines en los lugares marcados como: J2, J5 y J6. [Fig. 5] Importante: la parte más corta de las barras va insertada en la tarjeta.



5. Colocar y soldar los capacitores de 3.3uF [Fig. 6] (C1 y C2), estos tienen una franja negra en su periferia con el signo ( - ), la cual indica el signo negativo. Importante: Asegurarse de que la terminal negativa quede al lado contrario del signo ( + ) marcado en la tarjeta.

6. Soldar el regulador de voltaje U1 (L7805CV). [Fig. 7] Importante: Soldar el regulador con la parte sobresaliente hacia fuera de la tarjeta.



7. Sobre la tira de pines colocada en J2, insertar las terminales del interruptor y soldarlo a los pines para fijarlo. Este componente no tiene polaridad por lo que no importa de qué forma se coloque. [Fig. 8 y 9]

8. Soldar el broche para pila, cuidando que el cable rojo quede en la conexión marcada con el signo positivo y el cable negro en la conexión contraria del positivo.[Fig. 10]

9. Cortar dos alambres de los que sobraron de los capacitores o resistencias de 2cm aproximadamente, como se muestra en la siguiente figura, éstos servirán para hacer el aro por el que atraviesan las antenas. [Fig. 11]

10. Soldar los dos tramos de 2 cm de alambre en la tarjeta, en los orificios superiores de INT1 e INT2. [Fig. 12]



11. Como antenas utilizaremos cuerdas de guitarra. Cortar la cuerda de guitarra en dos tramos de 8 cm cada uno aprox. Para soldarlas en la tarjeta hacer en una de sus puntas un doblez de aproximadamente 5mm formando un ángulo de 90º. Este doblez es el que se va a insertar en la tarjeta en el orificio sobrante de INT1 e INT2. Las antenas se deben soldar viendo hacia el frente. Una vez soldadas las antenas, doblar los dos tramos de alambre para formar una argolla, la antena debe pasar a través de la argolla sin tocarla, para que cuando el insecto choque con algún objeto, la cuerda haga contacto con ella. [Fig. 13]

12. En ambas fotorresistencias cubrir sus terminales con forro de alambre dejando 5 mm al descubierto para poder insertarlas y soldarlas a la tarjeta. [Fig. 14 y 15]



13. Para ambos motores: calentar el eje del motor con el cautín (aproximadamente 30 seg). Cuando esté caliente, insertar en él, la barra de silicón cuidando de que quede lo mejor centrado posible. 14. Los motores, en su parte de conexiones, tienen un punto de color blanco o un circulo marcado con el signo (+) para indicar la terminal positiva. Soldar los cables de 6 cm de largo en cada terminal de ambos motores. Rojo en la positiva y negro en la negativa. [Fig. 16]

15. Doblar la barra de aluminio como se indica en la siguiente figura:



16. Cubrir toda la barra de aluminio con cinta de aislar para evitar cualquier corto circuito. 17. Fijar con cinta de aislar los motores en la barra como lo indica la siguiente figura.

18. Soldar los cables de los motores en los orificios M1 y M2 como se muestra en la figura. De izquierda a derecha positivo del motor izquierdo, negativo del motor izquierdo, negativo del motor derecho, positivo del motor derecho. (Positivos hacia afuera, negativos hacia adentro): [Fig. 17]

• • 19. Cortar los dos clips como se indica en la siguiente figura, estos le servirán de

apoyo al insecto. Después se soldán.



20. Ahora es momento de probar nuestro robot para ver si está funcionando bien. a. Colocar los circuitos integrados en sus bases correspondientes en la tarjeta. b. Colocar los jumpers en la posición en la posición correcta “buscar luz” (a la derecha). c. Verificar que las antenas del robot no estén haciendo contacto con el aro por el que atraviesan. d. Conectar la pila de 9 volts en el broche y prender el robot con el interruptor. e. Deberá empezar a girar sólo uno de los motores hacia adelante. Si se activan los dos motores verificar que los Jumpers estén en la posición correcta y que las antenas no toquen el aro. f. Verificar que el preset esté en posición centrada y tapar con el dedo la fotorresistencia contraria al motor que esté activado. g. Deberá empezar a girar el motor de ese lado. h. Para verificar que las antenas estén funcionando, doblar la antena hasta que toque el aro, en ese momento el motor de ese lado deberá girar hacia atrás. Probar que suceda lo mismo con la otra antena y el otro motor. 21. Una vez probado el funcionamiento de nuestro robot, utilizando una pistola de silicón, pegar la barra metálica por abajo de la tarjeta. Cubrir la pila de 9V con cinta de aislar para evitar corto circuitos y pegarla con silicón debajo de la barra de aluminio.



-Resultados: A la hora de hablar de resultados, es más que claro que no cumplen al 100 % las expectativas que se tenían sobre el proyecto, sin embargo se convirtió en un reto personal que pudimos afrontar exitosamente. -Análisis e interpretación de los resultados: De acuerdo con las pruebas realizadas se cumple el objetivo con éxito pero se detectan algunas fallas en cuanto a que el prototipo se confunde con algunos objetos que reflejan la luz, al igual este modelo se llega a perder por que no localiza de inmediato la luz o la pierde y empieza a dar vueltas ya que tiende a confundirse fácilmente. Sin embargo, dejando de lado esta leves fallas, creo que el objetivo logro ser alcanzado, ya que buscábamos que esto fuera solo el principio para demostrar que la ciencia y las maquinas son muy útiles para los seres humanos y que aun nosotros, estudiantes, podemos colaborar con el desarrollo experimental en la robótica, aun que no buscábamos la perfección del robot, debemos decir que si alcanzamos un grado con bastante calidad, tomando en cuenta que esto no es algo en lo que estábamos especializados y que solo contábamos con algunas referencias en cuanto al tema. Al igual hay que tomar en cuenta que estas leves fallas pueden ser corregidas, al grado de especializar al robot, incluso para que siga una sola luz, se puede especializar de acuerdo a las necesidades requeridas, y de esta forma, una vez mas podemos decir con gusto que logramos crear la base para algo que podría llegar a ser muy útil para las personas, y ahora mas que nunca, ya que el ser humano a dañado tanto a la naturaleza y empiezan a surgir muchos cambios bruscos en ella, que terminan siendo catástrofes que siempre acarrean consigo mucha destrucción. -Conclusión: Para finalizar, podemos decir que este proyecto necesita de tiempo, capital, creatividad así como apoyo en equipo. Durante el tiempo que este proyecto se realizo aprendimos que es importante la colaboración de todos los miembros que conformamos a este equipo. Es necesario saber que no es fácil realizar un trabajo de esta magnitud, y más si no has tenido una experiencia previa, sin embargo con un poco de imaginación y empeño (ya que no siempre obtienes el resultado deseado) puedes lograr con éxito un proyecto de esta calidad o mejor.



Al realizar este trabajo, experimentamos el fracaso así como la frustración y por supuesto la satisfacción, fue una experiencia nueva para nosotros y da alegría poder decir con gusto que alcanzamos la meta que nos propusimos. Es necesario repetir una vez más que este robot tiene potencial para seguir creciendo y de esta manera alcanzar su 100%, ya que hablando de porcentajes es correcto decir que solo alcanzamos un 10% a lo sumo de todo lo que posee y de lo que puede alcanzar. -Referencias: http://es.wikipedia.org/wiki/Desastre http://www.monografias.com/trabajos12/lsdesast/lsdesast.shtml http://albertolacalle.com/hci_prototipos.htm http://www.robodacta.com/ http://www.hardcore-modding.com/guias_usuarios-46.html file:///C|/Archivos%20de%20programa/Kist.%20Kit%20Insecto/Manual%20Insecto.pdf

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