Prototipo de un sistema robótico para la supervisión de la calidad del agua

Incluye figuras, cuadros, listings, imágenes y anexos.

Autores:
Castaño Gutiérrez, Robinson Andrey
Duarte Rozo, Dilson Ramon
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2018
Institución:
Universidad de los Llanos
Repositorio:
Repositorio Digital Universidad de los LLanos
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unillanos.edu.co:001/5452
Acceso en línea:
https://repositorio.unillanos.edu.co/handle/001/5452
https://repositorio.unillanos.edu.co/
Palabra clave:
Robot polar o esférico
Robot cilíndrico
Robot cartesiano
Robot scara
Robot angular o antropomórfico
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Reductores
Actuadores
Solidos disueltos totales (TDS)
Electrodo de PH
Algoritmo D-H
Polar or spherical robot
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openAccess
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Derechos Reservados - Universidad de los Llanos, 2018
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Repositorio digital Universidad de los Llanos.https://repositorio.unillanos.edu.co/handle/001/5452Universidad de los LlanosRepositorio digital Universidad de los Llanoshttps://repositorio.unillanos.edu.co/Incluye figuras, cuadros, listings, imágenes y anexos.Este trabajo reúne el análisis matemático (cinemática directa e inversa) y la programación para un brazo robótico de 6 grados de libertad (GDL) y el estudio del electrodo HI1285-6 de HANNA INSTRUMENTS, su caracterización e instrumentación electrónica, orientado hacia la automatización de un laboratorio de aguas con aplicaciones en la potabilización del agua en el marco del proyecto Diseño e implementación de un prototipo electrónico que aporte a la potabilización del agua aplicando las técnicas de electrocoagulación, ozonificación y radiación ultravioleta. En este proyecto aplica las técnicas actuales de análisis matemático para la representación espacial de actuadores robóticos, el algoritmo DH estándar y modificado, las matrices de transformación homogénea y la solución a la cinemática directa e inversa; La utilización de software libre como Raspbian, Python, PyQt y QtDesigner, finalmente la implementación de una GUI para la manipulación del robot e interpretación de los datos obtenidos del electrodo HI1285-6 de HANNA INSTRUMENTS.This work brings together mathematical analysis (forward and inverse kinematics) and programming for a 6-degree-of-freedom (DOF) robotic arm and the study of the HANNA INSTRUMENTS HI1285-6 electrode, its characterization, and electronic instrumentation oriented towards the automation of a water laboratory with applications in water purification within the framework of the project design and implementation of an electronic prototype that contributes to water purification by applying electrocoagulation, ozonation, and ultraviolet radiation techniques. This project applies current techniques of mathematical analysis for the spatial representation of robotic actuators, the standard and modified DH algorithm, homogeneous transformation matrices, and the solution to forward and inverse kinematics; the use of free software such as Raspbian, Python, PyQt, and QtDesigner; and finally the implementation of a GUI for robot manipulation and interpretation of the data obtained from the HANNA INSTRUMENTS HI1285-6 electrode.1. Introducción. -- 1.1. Descripción del problema. -- 1.2. Objetivo general. -- 1.3. Objetivos específicos. -- 1.4. Antecedentes. -- 1.5. Justificación. -- 1.6. Alcance. -- 1.7. Limitación. -- 2. Fundamentos teóricos. -- 2.1. Antecedentes históricos robótica. -- 2.2. Origen y desarrollo de la robótica. -- 2.3. Definición y clasificación de los robots. -- 2.3.1. Definición de robot industrial. -- 2.3.2. Clasificación del robot industrial. -- 2.4. Tipos generales de robots. -- 2.5. Robots teleoperados y servicio. -- 2.6. Articulaciones y grados de libertad de un robot. -- 2.7. Tipos de robots según la configuración de sus ejes. -- 2.7.1. Robot polar o esférico. -- 2.7.2. Robot cilíndrico. -- 2.7.3. Robot cartesiano. -- 2.7.4. Robot SCARA. -- 2.7.5. Robot angular o antropomórfico. -- 2.8. Características y especificaciones de los robots industriales. -- 2.9. Morfología del robot. -- 2.9.1. Estructura mecánica de un robot. -- 2.9.2. Transmisiones y reductores. -- 2.9.3. Actuadores. -- 2.10. La mecánica y el control de los manipuladores mecánicos. -- 2.10.1. Descripción de posición y orientación. -- 2.10.2. Cinemática directa de los manipuladores. -- 2.10.3. Cinemática inversa de los manipuladores. -- 2.10.4. Generación de trayectorias de control. -- 2.11. Descripciones espaciales y transformaciones. -- 2.11.1. Descripciones: posiciones, orientaciones y tramas. -- 2.11.2. Asignaciones: cómo cambiar descripciones de trama a trama. -- 2.11.3. Asignaciones que involucran tramas arbitrarias. -- 2.11.4. Operadores: traslaciones, rotaciones y transformaciones. -- 2.11.5. Ecuaciones de transformadas. -- 2.12. Cinemática de manipuladores Denavit-Hartenberg. -- 2.12.1. Descripción de vínculos. -- 2.12.2. Descripción de la conexión de V. -- 2.12.3. Convención para asignar tramas a vínculos. -- 2.12.4. Resumen del procedimiento para asignar tramas a vínculos. -- 2.12.5. Cinemática directa. -- 2.12.6. Modelo cinemático directo. -- 2.12.7. Cinemática inversa. -- 2.13. Variables de interés en el proyecto. -- 2.13.1. PH. -- 2.13.2. Teoría de medición de pH. -- 2.13.3. Electroconductividad. -- 2.13.4. Sólidos Disueltos Totales TDS: -- 2.13.5. Temperatura: -- 2.14. Instrumentación electrónica. -- 2.14.1. Electrodos de conductividad. -- 2.14.2. Medidor de conductividad. -- 2.14.3. Electrodo de pH. -- 2.14.4. Sensor de temperatura. -- 3. Diseño ingenieril. -- 3.1. Caracterización matemática del manipulador. -- 3.1.1. Introducción. -- 3.1.2. Algoritmo D-H. -- 3.1.3. Procedimiento para obtener los parámetros, siguiendo la secuencia D-H modificada propuesta en el libro de John J. Craig. -- 3.1.4. Consideraciones para el análisis del robot. -- 3.1.5. Esquema cinemático. -- 3.1.6. Aplicación del algoritmo D-H modificado siguiendo el grupo de movimientos R_x (α_i-1)T_x (a_i-1R_z (θ_i ) T_z (d_i). -- 3.1.7. Parámetros Denavit-Hartenberg. -- 3.1.8. Matriz fórmula general para el cálculo de matrices de transformación homogénea. -- 3.1.9. Ecuaciones de transformación homogénea de cada sistema de referencia. -- 3.1.10. Matriz de transformación homogénea. -- 3.1.11. Cinemática inversa. -- 3.1.12. Método de la matriz inversa. -- 3.1.13. Soluciones posibles para el manipulador. -- 3.2. Diseño del circuito de adquisición para el electrodo Hanna HI1285-6. -- 3.2.1. Introducción. -- 3.2.2. Electrodo Hanna HI1285-6. -- 3.2.3. Características HI1285-6. -- 3.2.4. Sensor de temperatura incorporado: -- 3.2.5. Cuerpo de polipropileno:. -- 3.2.6. Conector DIN. -- 3.3. Principios de medidas. -- 3.3.1. Principio de medición del pH. -- 3.3.2. Principio de medición de la conductividad eléctrica. -- 3.3.3. Identificación de protocolo usado entre el electrodo HI1285-6 y el equipo multiparamétrico HI 9813-6. -- 3.3.4. Instrumentación electrónica. -- 3.3.5. Instrumentación electrónica para la lectura de PH para la lectura de electroconductividad. -- 3.3.6. Instrumentación electrónica para la lectura de la señal de temperatura. -- 4. Implementación del prototipo 110. -- 4.1. Introducción. -- 4.2. Adquisición. -- 4.3. Comunicación. -- 4.3.1. Empaquetado. -- 4.3.2. Protocolo. -- 4.4. Software. -- 4.4.1. Arquitectura de software. -- 4.4.2. Base de datos. -- 4.4.3. Dashboard. -- 4.4.4. Controles. -- 4.4.5. Menú. -- 4.5. Diagramas. -- 4.5.1. Diagrama electrónico de control del brazo robótico. -- 4.5.2. Diagrama de flujo general. -- 4.5.3. Diagrama de flujo de función automática. -- 4.6. Código. -- 4.6.1. Código python. -- 4.6.2. Librerías. -- 4.6.3. Script para gráficos. -- 4.6.4. Script principal. -- 4.7. Descripción del prototipo robótico. -- 4.7.1. Brazo robótico. -- 4.7.2. Ensamble del brazo robótico. -- 4.8. Consumos de corriente. -- 5. Resultados. -- 5.1. Circuitos de adquisición, datos obtenidos. -- 5.1.1. Variable temperatura. -- 5.1.2. Variable pH. -- 5.1.3. Variable EC y PPM. -- 5.1.4. Tiempos. -- 5.1.5. Anexos de resultados. -- 6. Conclusiones. -- Referencias.Trabajo de grado en la modalidad de tesis presentado como requisito para optar al título de ingeniero electrónico.PregradoIngeniero(a) Electrónico(a)139 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los LlanosFacultad de Ciencias Básicas e IngenieríaVillavicencioIngeniería ElectrónicaSede BarcelonaDerechos Reservados - Universidad de los Llanos, 2018https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Prototipo de un sistema robótico para la supervisión de la calidad del aguaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Proyectos de investigaciónA. Amaya, L. C. (2015). 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