CAPITULO 4: CONSIDERACIONES ECONOMICAS DEL PROYECTO
4.5 COSTO DEL PROYECTO
El cálculo del costo total para los Recursos Humanos se realiza considerando que el Asesor Técnico se necesito de su apoyo por 7 días, al Asesor Metodológico por 5 días y a los Ingenieros de Proyecto durante 155 días, observando la Tabla 4.1 y multiplicando esos costos por 8 Horas/Hombre y los días, se obtiene la Tabla 4.5.
Tabal 4.5 Total de Recursos Humanos
Para los Recursos de Infraestructura se considera el costo de la oficina por mes teniendo un total de 7 meses utilizados para la realización del proyecto.
Una vez calculado el total de oficina se suma con los otros tipos de Recursos de Infraestructura, como son: Mobiliario, Hardware y Software, Software de Aplicación y Equipos y Herramientas para obtener el cálculo total para este recurso, la Tabla 4.6 muestra el Total del Recurso de Infraestructura:
Tabla 4.6 Total de Recurso de Infraestructura MONTO INDIVIDUAL (M/N)
Total Asesor Técnico $ 400.00 H/H 7 días x 8 H/H $ 22,400.00 Total Asesor Metodológico $ 350.00 H/H 5 días x 8 H/H $ 14,000.00 Total Ingenieros de Proyectos $ 150.00 H/H (x3) 155 días x 8 H/H $ 558,000.00
Total de Recursos Humanos $ 594,400.00
Total Oficina $ 24,500.00 Mobiliario $ 25,000.00 Hardware y Software $ 27,600.00 Software de Aplicación $ 2,500.00 Equipos y Herramientas $ 6,400.00 Total de Recursos de Infraestructura $ 86,000.00
cada recurso que se tiene, la Tabla 4.7 muestra el costo Total de Proyecto del Robot Móvil:
Tabla 4.7 Costo Final del Proyecto del Robot Móvil Total de Recursos Humanos $ 594,400.00 Total de Recursos de Infraestructura $ 86,000.00
Total de Recursos Materiales $ 2,232.00 Costo Total del Proyecto $ 682,632.00
CONCLUSIONES
Esta tesis se ha centrado en la idea de la elaboración de un robot móvil para poder llegar a lugares de difícil acceso y peligrosos para el ser humano, como son: tuberías, lugares con altas temperaturas ó con riesgo de explosividad a causa de la existencia de gas LP. El robot móvil desarrollado proporciona una interacción remota entre el usuario y el móvil. Dicha interacción garantiza también un envolvimiento continuo y activo del usuario en el sistema, proporcionándole información suficiente sobre todas las tareas que el robot está llevando a cabo, así como también pidiéndole las instrucciones para poder realizar el siguiente proceso o tomar decisiones.
Algunas conclusiones derivadas del trabajo desarrollado se recogen en los siguientes puntos: Se puede usar la interacción remota basada en Radio Frecuencia (RF) con los robots
móviles en varias aplicaciones útiles como medición de magnitudes físicas (temperatura, niveles de gas, etc.), teleoperacion, etc. La teleoperacion permite poder tomar decisiones sobre los resultados que se obtuvieron al medir alguna variable física, por ejemplo, en nuestro caso al medir el nivel de gas en un lugar, se puede determinar si es seguro o no para alguna persona.
Los robots móviles son dispositivos innovadores que pueden usarse para facilitar la revisión de diferentes factores o lugares que puedan poner en riesgo la integridad física de una persona. Dichos robots pueden ser una posible solución a los problemas con que se enfrentan diariamente algunas personas.
También tienen la ventaja de no estar restringidos a la asistencia de instructores o estudiantes especializados, ya que se puede crear una interfaz en las computadoras donde todas las personas puedan utilizarlos sin ningún problema.
Algunos inconvenientes son la falta de contacto físico ya que algunas veces tal vez sea difícil tomar decisiones solamente con los resultados que el robot nos envía. Además de que este robot está diseñado para medir tres magnitudes físicas que son: la temperatura, niveles de gas, y la distancia a un objeto. Se pueden superar dichos inconvenientes proporcionándole al robot otras herramientas que nos den mayor numero de datos para poder tomar las decisiones correctas, esto gracias a que este robot no es un sistema cerrado completamente, ya que se le pueden agregar un mayor número de dispositivos, como podrían ser otro tipo de sensores, una videocámara, etc.
y creemos que principalmente, la corriente que los motores consumen, en especial el motor de CD. Para un mejor rendimiento de las baterías se recomienda utilizar algún motor de CD más eficiente y que no consuma mucha corriente, existen algunos motores que pueden tener un gran torque y así mover grandes masas, sin embargo son un poco lentos. Otro inconveniente es que estos motores al inicio consumen la corriente máxima y si el circuito no está aislado correctamente se podría producir un corto o hasta se podrían dañar o quemar algunos otros dispositivos.
Para solucionar estos problemas recomendamos realizar un cálculo correcto de la cantidad de corriente que todo el sistema consume, y así poder encontrar unas baterías que puedan suministrarnos esas corrientes y voltajes. Otra solución podría ser utilizar dos baterías, una para alimentar solamente a los motores y otra a los dispositivos que manejan tecnología TTL, que son la mayoría, y que por lo regular sus corrientes son del orden de los mA. Sin embargo al utilizar dos baterías se debe aislar correctamente los motores de los demás dispositivos, para esto se pueden utilizar algunos optoacopladores o cualquier otro dispositivos aislante, como por ejemplo, un transformador pequeño, sin embargo, un transformador puede agregar peso al robot y el motor va a necesitar mayor corriente, por eso este punto es el más importante, debe tenerse en cuanta todos factores.
Funcionamiento de los módulos de RF XBee: Al trabajar con estos módulos nos encontramos con una serie de problemas principalmente en el medio en el que los ensamblamos, es decir, como son dispositivos que funcionan con un voltaje de 3.3 tuvimos que crear un regulador de voltaje ya que los demás dispositivos del robot funcionan con niveles TTL (5 V). Se tuvo que crear una placa con plano de tierra para eliminar la mayor cantidad de ruido que pudiera afectarlos, ya que al trabajar con frecuencias altas, cualquier ruido por más pequeño que sea, afecta estos dispositivos. Para poder probar los módulos de RF Xbee antes de que se emplee la comunicación inalámbrica entre los módulos, es recomendable que se haga una comunicación a la PC
por medio de una interfaz RS-232 o cualquier otra, para poder observar que realmente el modulo XBee está recibiendo la instrucción correcta y así saber que hay una comunicación.
Con el manejo de los sensores no tuvimos muchos problemas, sin embargo a continuación se mencionan los principales:
Sensor de Temperatura AD590: Con este sensor el único inconveniente que se tiene es que antes de utilizarlo, se tiene que calibrar utilizando un termómetro de uso común. Esto para poder calibrar el sensor con la temperatura correcta, es decir, que la temperatura del sensor y la del termómetro coincidan. Una recomendación sobre este sensor es al momento de soldarlo, ya que se debe tomar en cuenta que materiales son los que se van a unir. Si esto no se considera se pueden tener mediciones erróneas de la temperatura. Para un mayor entendimiento se recomienda leer acerca de “Unión de Punto Frio” o revise la referencia [12].
Sensor de Gas TGS-2610: Con este dispositivo no se tiene muchos problemas, ya que solo se necesitan resistencias y voltajes para que funcione. Sin embargo para elegir el nivel de explosividad que se desea (LEL), se deben ajustar algunas resistencias o potenciómetros. Para este caso, recomendamos que se utilicen resistencias de precisión o potenciómetros multivueltas y de precisión, sin embargo esto aumentara un poco el costo. Otra forma sería crear un circuito que automáticamente variara la resistencia, esto se deja a consideración del usuario.
Sensor Ultrasónico: Los inconvenientes de trabajar con sensores ultrasónicos son precisamente generar y manipular el ultrasonido (frecuencias mayores a los 20 KHz). Durante el desarrollo de este dispositivo nos encontramos con la necesidad de crear una placa con plano de tierra para eliminar el posible ruido que pudiera afectar el sensor. Como recomendación acerca de este sensor, tenemos que decir que se debe crear el circuito de preferencia en una placa, además de conectar correctamente todos los elementos y tener en cuenta el voltaje de alimentación al cual funciona, que es de 9 V. Otra recomendación que podemos hacer, es que si no se cuenta con conocimiento del manejo del PIC, se pueden utilizar otros circuitos integrados para hacer el medio de visualización de la distancia, y en lugar de utilizar LCD se puede utilizar displays de 7 segmentos. Tal vez esta forma sea más fácil, ya que solo se requiere de transistores y otros circuitos integrados que son básicamente decodificadores de BCD a 7 segmentos.
momento de soldar los componentes y para que allá un mejor flujo de corriente en el circuito. También se tiene que limpiar la placa, antes de planchar el circuito, con alcohol
isopropilico o si es necesario lijarla con “lija de agua” para así tener un mejor circuito
impreso en la placa.
Una alternativa para la elaboración de las placas de circuito impreso, se puede recurrir a alguna empresa que se dedique a elaborarlas. Con esto se asegura que la placa
funcione correctamente y además de que el diseño es un poco mejor “visualmente” y en
cuanto a los materiales son mejores. Sin embargo esto representa un costo mayor a lo estimado y algunas veces es conveniente recurrir a estas empresas solo cuando se van a diseñar placas por mayoreo. En el D.F. la empresa que puede realizar estos es AG Electrónica.
INFORMACION DE CONSULTA
[1] Fundamentos de Robótica
http://cfievalladolid2.net/tecno/ctrl_rob/robotica/
[2] Autonomous Micro-Robots: Applications and limitations. Caprari Gilles.
École Pólytechnique Fédérale de Lausanne,
http://lis.epfl.ch/~markus/References/Caprari03.pdf
[3] Monte Carlo aplicado a la auto-localización de robots.
Cristian Ignacio García Barrales. Universidad de las Américas Puebla.
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/msp/garcia_b_ci/resumen.html
[4] Embedded Robotics: Mobile Robot Design and Applications with Embedded Systems. Thomas Bräunl, Editorial Springer, Segunda Edición, esta edición contiene 451 Págs.
[5] Diseño y Construcción de un Robot Móvil para la Reconstrucción 3D de Interiores
Enrique González García
http://www.eis.uva.es/~amuva/proyecto/proyecto.htm
[6] El servomotor
http://www.todorobot.com.ar/documentos/servomotor.pdf
[7] Servomotores: El primero paso hacia tu Robot
http://www.neoteo.com/servomotores-el-primer-paso-hacia-tu-robot.neo
[8] Building Robot Drive Trains
Dennis Clark y Michael Owings. Editorial McGraw-Hill/TAB Electronics. Primera Edición.
Esta edición contiene 400 Págs.
[9] Robot México
http://www.robot-mexico.com
[10] Herramientas CASD para diseño de controladores inteligentes en robótica móviles. Francisco Blanes, Ginés Benet, Eric Vallejo.
http://www.gii.upv.es/personal/gbenet/publicacions/jjaa2002.pdf
[11] Redes Neuronales Artificiales
http://electronica.com.mx/neural/
[12] Red Neuronal Artificial
http://es.wikipedia.org/wiki/Red_neuronal_artificial
[13] Algoritmos Genéticos
[17] Sensores. Conceptos Generales. Descripción y funcionamiento.
Eduardo J. Carletti
http://robots-argentina.com.ar/Sensores_general.htm
[18] Analog Devices. “AD590 Two-Terminal IC Temperature Transducer” 1997. http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ad590.pdf
[19] Figaro. The Leader in Semiconductor Gas Sensor Technology
http://www.figarosensor.com/
[20] Figaro. TGS 2610 for the detection of LP Gas.
http://www.figarosensor.com/products/2610pdf.pdf
[21] Nota de Aplicación 001. Medidor de Distancia Ultrasónico
AG Electrónica, área de Ingeniería.
http://www.agelectronica.com.mx/Ingenieria/Notas.html
[22] PIC 18FXX2 Datasheet. High Performance, Enhanced FLASH Microcontrollers with 10- Bit A/D
Microchip Technology Inc.
www.microchip.com
[23] Xbee Series 2 OEM RF Modules 2007. AG Electrónica
www.agelectronica.com.mx
[24] X-CTU software
http://www.digi.com/support/kbase/kbaseresultdetl.jsp?kb=125
[25] Hitec HS 311 Standard Servo
GLOSARIO
Actuador: Elemento que convierte la energía eléctrica en movimiento.
C.D: Corriente Directa.
Defuzificacion: Elemento de un controlador difuso que tiene la función de convertir las señales de salida del mecanismo de toma de decisiones en información de entrada para el robot.
Enconder: Sensor encargado de medir la distancia recorrida por cada llanta del robot.
Fotorresistencia: Elemento que varía su resistencia con respecto a la intensidad luminosa.
Fuzificacion: Elemento de un controlador difuso que tiene la función de convertir las entradas del controlador a información que el mecanismo de toma de decisiones pueda usar fácilmente para aplicar reglas.
M.D.U: Medidor de Distancia Ultrasónico.
Microbot: Pequeño Robot Móvil Programable que realiza una tarea sencilla.
Omnidireccional: Es la capacidad de moverse en cualquier dirección.
Piezoeléctrico: Es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas (presionándolos) adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo un voltaje en su superficie.
ppm: Se utiliza para medir las concentraciones de algún gas en un área determinada y quiere decir Partículas por millón.
Potenciómetro:Resistencia variable manualmente por medio de un “brazo” mecánico.
Preescaler: Multiplicador de frecuencias programable en el PIC18F452.
RF: Radio Frecuencia.
Servomotor: Motor de C.D. con un conjunto de engranes en un encapsulado usado en robots pequeños o articulados principalmente.
Sistema Full Dúplex: Sistema de comunicación que es capaz de mantener una comunicación bidireccional enviando y recibiendo mensajes de forma bidireccional.
Teleoperacion: Consiste en la capacidad de realizar operaciones a distancia, por medio de RF u otro medio inalámbrico para la comunicación.
Tiempo Muerto: Tiempo en que la señal se encuentra en estado bajo.
Timer: Temporizador o Contador que puede utilizarse para contar ciertos intervalos de tiempo o eventos en el microcontrolador.
Transductor: Dispositivo capaz de cambiar un tipo de energía en otra.
Analógico/Digital del PIC18F452, que se encuentra en el registro PIR1.
A/D: Analógico/Digital.
B
B
BRG: Baud Rate Generator. Generador de Proporción de Baudios.
C
C
CCP: Compare/Capture/PWM. Modulo de Comparación/Captura/PWM del microcontrolador.
CRT: Cathode Ray Tube. Tubo de Rayos Catódicos.
E
E
EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory. Memoria ROM Borrable Eléctricamente.
G
G
GIE: Global Interrupt Enable. Bit de Habilitación de Interrupciones Globales en el PIC18F452. Registro INTCON.
L
L
LCD: Liquid Crystal Display. Pantalla de Cristal Líquido.
LEL:Lower Explosive Limit. Limite Bajo de Explosividad.
LPG: Liquid Propane Gas. Gas Propano Líquido
O
O
OST: Oscillator Start-up Timer. Temporizador del microcontrolador que se encarga de mantener el PIC en un estado de reset hasta que el cristal oscilador se estabilice.
P
P
PLVD: Programmable Low Voltage Detect. Detección de bajo voltaje Programable del PIC18F452.
POR: Power-On Reset. Reset que Enciende al PIC18F452
PS: Power Dissipated. Potencia Disipada del sensor de Gas TGS-2610.
PSA: Prescaler Assignment Bit. Bit de habilitación del Prescaler de un Timer del microcontrolador.
PSP: Modulo de Puerto Paralelo Esclavo del microcontrolador.
PTAT: Directamente Proporcional a la Temperatura.
PWM:Pulse Width Modulation. Modulación por Ancho de Pulso.
PWRT: Power-up Timer. Timer o contador que proporciona un retardo de 72 ms durante el encendido (puede ser durante un POR).
R
R
ROM: Read Only Memory. Memoria de Solo Lectura.
RAM: Random Access Memory.Memoria de Acceso Aleatorio.
S
S
SCC: Signal Conditioner Circuit. Circuito Acondicionador de Señal.
T
T
TMR0IF: Timer 0 Interrupt Flag. Bit de la Bandera de Interrupción del Timer 0 en el microcontrolador PIC18F452.
TMR0IE: Timer 0 Interrupt Enable. Bit de Habilitación de Interrupciones del modulo Timer 0 en el microcontrolador.
U
U
USB: Universal Serial Bus. Bus Serie Universal.
USART: Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter. Receptor/Transmisor Síncrono/Asíncrono Universal.
XT: Oscilador o Resonador comúnmente hecho de Cristal de cuarzo utilizado en los microcontroladores.
LISTA DE FIGURAS
Numero de
Figura Descripción Pagina
1.1 Robots Móviles 1
1.2 Robot Móvil con configuración de Triciclo 2
1.3 Conducción y Rotación de un Robot con configuración de Triciclo 3
1.4 Robot con conducción síncrona 3
1.5 Direccionamiento de un Robot síncrono 3
1.6 Robots Móviles con Configuración Diferencial 4
1.7 Conducción y Rotación de un Robot con Configuración Diferencial 5
1.8 Robot con Orugas 5
1.9 Robot con Direccionamiento de Ackermann 6
1.10 Llantas Omni-Direccionales 6
1.11 Robot Omni-Direccional con tres llantas 7
1.12 Robot Omni-Direccional con cuatro llantas 7
1.13 Movimientos básicos de un Robot Omni-Direccional 8
1.14 Tipos de Encoders 8
1.15 Tipos de Motores 9
1.16 Control de Servomotores 10
1.17 Servos Modificados 11
1.18 Diagrama a bloques de un Controlador difuso para un Robot 12
2.1 Sensor de Temperatura AD590 14
2.2 Escala de Temperaturas en ºK y ºC 16
2.3 Configuración del AD590 17
2.4 Curvas Características Típicas del AD590 de V-I 18
2.5 Sensor de Gas TGS-2610 19
2.6 Características de Sensibilidad 20
2.7 Circuito Básico de Medición 20
2.8 Sensor Ultrasónico UCM-R40K1 (Transmisor y Receptor) 21
2.9 Composición Interna del UCM-R40K1 22
2.10 Operación del resonador de cristal/cerámico (configuración hs, xt o lp) 26
2.11 Registro de Control del Timer 0: T0CON 28
2.12 Diagrama a bloques del Timer 0 en modo de 8 bits 29
2.13 Diagrama a bloques del Timer 0 en modo de 16 bits 30
2.14 Registro de Control del Timer 1: T1CON 32
2.15 Diagrama a bloques del Timer 1 34
2.16 Diagrama a Bloques del Timer 1 en modo de 16 bits de lectura/escritura 34
2.17 Diagrama a Bloques de PWM 36
2.18 Salida PWM 37
2.19 Registro ADCON0 39
2.20 Registro ADCON1 40
2.21 Diagrama a Bloques del Modulo A/D 42
2.22 Modelos de Entrada Analógica 44
2.23 Ciclos de Conversión TAD del A/D 46
2.24 Justificación del resultado del A/D 47
2.32 Servomotor HS-311 60
2.33 Ángulos de Giro del Servomotor 60
2.34 Dimensiones del servomotor HS-311 61
3.1 Funcionamiento del MDU 62
3.2 Limitación de separación entre emisor y receptor 63
3.3 Diagrama Eléctrico del Medidor de Distancia Ultrasónico 64 3.4 Diagrama a bloques de la Conexión del Circuito Completo del sensor AD590 69 3.5 Conversión de Temperatura a Corriente y de Corriente a Voltaje 69
3.6 Grafica de Respuesta de Temperatura a Voltaje 70
3.7 Grafica de Respuesta de Temperatura a Corriente 70
3.8 Grafica de Respuesta de Corriente a Voltaje 72
3.9 Amplificador Sumador Inversor 73
3.10 Circuito Eléctrico para el Sensor de Temperatura 74
3.11 Motor de CD montado en el móvil 75
3.12 Conexión del motor con el driver L293B 76
3.13 Servomotor montado en el Móvil 76
3.14 Posición de la flecha del servo HS-311 dependiendo del periodo 77 3.15 Diagrama a bloques de la conexión entre los dispositivos y el Microcontrolador PIC18F452 79
LISTA DE TABLAS
Numero de
Tabla Descripción Pagina
1.1 Movimientos Básicos de un Robot con guiado Omni-Direccional con cuatro llantas 7
2.1 Características del Sensor Ultrasónico 22
2.2 Memoria RAM y ROM para diferentes PIC 23
2.3 Tipos de Osciladores 25
2.4 Selección del Capacitor para Resonadores Cerámicos 26
2.5 Selección del Capacitor para el Oscilador de Cristal 27 2.6 Ejemplo de Frecuencias de PWM y resoluciones a 40 MHz 38
2.7 Bits de Selección del reloj de conversión del A/D 39
2.8 Bits de selección de reloj de conversión para el registro ADCON1 41 2.9 Bits de Control para configuración del Puerto del A/D 41
2.10 TAD vs. Frecuencias de Operación del Dispositivo 45
2.11 Formula de la Proporción de Bauds 51
2.12 Características del Servomotor HS-311 61
3.1 Selección de RL a cierto porcentaje de LEL dependiendo del #ID del sensor 65
3.2 Especificaciones del TGS-2610 67
3.3 Consumo de Corriente de cada uno de los dispositivos del Robot 81 3.4 Corriente de los Dispositivos del control del Robot Móvil 81
4.1 Costos Recursos Humanos 82
4.2 Costos Recursos de Infraestructura 83
4.3 Costos Recursos Materiales 84
4.4 Programa de actividades 84
4.5 Total de Recursos Humanos 85
4.6 Total de Recursos de Infraestructura 85