UNIVERSIDA D REGIO NAL A UTÓNO M A DE LOS A NDES
UNIANDE S
F a c u l ta d D e S is t e m a s M e r c a n ti le s
E s c ue l a d e Si s t e m a s I n f o r m á ti c o s
Tesis de Grado previo a la obtención del Título de
INGENIER O EN SISTEM A S INFO RM ÁTICOS
Tem a:
Robot Autóm ata Program ado que Contribuya al Desarrollo de Aplicaciones
Tecnológicas en la Carrera de Sistem as en Uniandes Tulcán.
Autor:
Rosero Changuán Juan Carlos
Asesor:
Ing. Darwin Becerra.
UNIVERSIDAD REG IO NAL AUTÓ NO M A DE LO S ANDES UNIANDES
Tulcán, Agosto 27 del 2013.
CO NSTANCIA DE CERTIF ICA CIÓ N PO R PARTE DEL TUTO R
Ing. Darwin Becerra, en calidad de Asesor de Tesis, de signado por disposic ión de Cancillería de la Uniandes, certifica que e l señor Jua n Carlos Rosero Cha nguán, egresa do de la escuela de
Sistem as M ercantiles, ha culm inado con su tra bajo de Te sis de Grado, con e l tem a: “Robot
autómata programad o que contribuya al desarrollo de aplicac iones tecnológic as e n la carrera de sistem as d e Uniandes Tulcán”, quien ha cum plido con todos los requerim ie ntos exigidos por los que se aprueba la m ism a.
Es todo en cuanto puedo decir en honor a la verdad, facultando al interesado hacer el uso de la presente, así com o tam bién se autoriza la presentac ión para la evaluación por parte del jurado respectivo.
Atentam ente,
---
Ing. Darwin Becerra
RESPO NSABILIDAD DE AUTO RIA DE TESIS
Las ideas y opiniones em itidas en la presente
Investigación son de exclusiva responsabilidad
del autor.
Atentam ente,
---
DEDICATO RIA
A Dios.
Por haberm e perm itido lle gar hasta este punto y haberm e dado salud para lograr m is obje tivos, adem ás de su infinita bondad y am or.
Aquí el autor inic ia su dedicatoria nom bra ndo a D ios. Recuerda todos esos m om entos de estrés que viviste en la realización de tu tesis y toda la paciencia que le pediste a Dios para continuar y no m orir en el intento. Viste com o el autor en un pequeño párrafo pudo expresar m ucho sin necesidad de extenderse.
A mi madre Carmen
Por haberm e apoyado en todo m om ento, por sus consejos, sus valore s, por la m otivación constante que m e ha perm itido ser una persona de bie n, pero m ás que nada, por su am or.
A mi padre Efraín
AG RADECIM IENTO
Con sentido inm enso sentido de gratitud y reconocim iento, agradezco a la Universida d Autónoma de los Andes “UNIANDES”, Facultad de Sistemas Mercantiles, Escuela de
Sistem as e Inform ática, en la persona de su canciller Dra. Corona Góm ez, y por su interm edio a todo el cuerpo docente los m ism os que, con sabiduría su pieron conducirnos hasta culm inar este valioso proceso. U n agradecim iento e special al Dr. Alex Cruz, D irector de la Universida d Autónoma de los Andes “UNIANDES” sede Tulcán y al Ing. Darwin Becerra que como
docente y Ase sor, ha c oadyuvado exitosam ente, pro porc ionando sus excelentes conocim ie ntos para la realización de la presente Tesis.
Atentam ente,
Índice G eneral
Constanc ia de certificación por parte del tutor --- II Responsa bilidad de autoria de tesis --- III Dedicatoria --- IV Agradecim iento --- V Resum en ejecutivo --- XV Abstract --- XVI
Introducción --- 17
Antecedente s inve stigativos --- 17
Planteam iento del problem a --- 17
Form ulación de l problem a--- 18
Delim itac ión del problem a --- 18
Objeto de investigación y cam po de acción --- 18
Objetivos. --- 19
Objetivo ge neral --- 19
Objetivos específicos --- 19
Idea a defender --- 19
Justificación del tem a --- 19
M étodos, técnicas y herram ientas de investigación. --- 19
M étodos em píricos --- 20
Observación científica --- 20
Análisis docum ental --- 20
Validación por la vía de expertos --- 20
M étodos te óricos--- 20
M étodo analítico – sintétic o --- 20
M étodo inductivo – de ductivo --- 21
M étodo histórico - lógico --- 21
M étodo sistém ico --- 21
Aporte teórico, significación práctica y novedad. --- 22
Aporte teórico --- 22
Significación práctica --- 23
Novedad --- 23
Capítulo I --- 23
1. M arco teórico. --- 23
1.1. Origen y evolución de la robótica --- 23
1.1.1.1. Robótica. --- 25
1.2. Análisis de la s distintas posic iones te óricas sobre la robótica --- 25
1.2.1. Autom atización y robótica--- 25
1.2.1.1. Autom atización --- 25
1.3. Sistem as de control --- 26
1.3.1.1. Sistem a de control de lazo abierto --- 26
1.3.1.2. Sistem a de control de lazo cerrado. --- 26
1.4. Sensores. --- 27
1.4.1. Características de un sensor. --- 28
1.4.2. Tipos de sensores --- 28
1.4.2.1. Sensores de contacto --- 28
1.4.2.2. Sensores ultrasónicos --- 29
1.4.2.3. Sensores ópticos. --- 29
1.4.2.4. Sensores térm icos --- 30
1.4.2.5. Sensores de hum edad. --- 30
1.4.2.6. Sensor m agnético. --- 30
1.4.2.7. Sensor infrarrojo. --- 30
1.5. Robots --- 30
1.5.1. Tipos de robots --- 31
1.5.1.1. Poli articulados --- 31
1.5.1.2. M óviles --- 31
1.5.1.3. Androides --- 31
1.5.1.4. Zoom órficos --- 31
1.6. Robot autóm atas --- 32
1.7. Valoración crítica de los conceptos princ ipales de la s distintas posic iones te óricas sobre la robótica --- 32
1.8. Conclusiones parciales del capítulo i. --- 33
Se concluye que: --- 33
Capítulo II --- 34
2. M arco m etodológico. --- 34
2.1. Caracterización de la universidad regional autónom a de los andes u niande s extensión tulcán. 34 2.2. Descripción del procedim iento m etodológico para el desarrollo de la inve stigación 34 2.2.1. M odalida d de investigación --- 34
2.2.2. Tipos de inve stigación. --- 35
2.2.2.1. Investigación bibliográfica --- 35
2.2.2.2. Investigación de cam po.--- 35
2.2.2.3. Investigación aplicada --- 35
2.2.2.4. Investigación descriptiva. --- 35
2.2.3. M étodos de investigación. --- 35
2.2.3.1. M étodos em píricos --- 35
2.2.3.1.1. Observación científica. --- 36
2.2.3.1.2. Análisis docum enta l. --- 36
2.2.3.1.3. Validación de expertos --- 36
2.2.3.2. M étodos te óricos --- 36
2.2.3.2.1. M étodo histórico – lógico. --- 36
2.2.3.2.2. M étodo analítico – sintétic o --- 36
2.2.3.2.3. M étodo inductivo – de ductivo --- 37
2.2.3.2.4. M étodo de m odelación --- 37
2.2.3.2.5. M étodo sistém ico --- 37
2.2.3.3. Técnicas de inve stigación --- 37
2.2.3.3.1. Encuesta --- 37
2.2.4. Diseño de la investigac ión de cam po --- 38
2.2.4.1. Población. --- 38
2.2.4.2. M uestra --- 38
2.3. Interpretación de resulta dos de las encue stas aplicadas --- 39
2.4. Conclusiones parciales del capítulo ii. --- 46
Capitulo III --- 47
3. Desarrollo de la propuesta --- 47
3.1. Título de la propuesta --- 47
3.2. Caracterización de la propuesta --- 47
3.3. Planteam iento detalla do de la propuesta. --- 48
3.3.1. Análisis de requerim ientos --- 48
3.3.2. Diseño. --- 48
3.3.2.1. Estruc tura general del robot autóm ata. --- 48
3.3.2.1.1. Partes electrónicas. --- 48
3.3.2.1.1.1. Bloque rcx o cerebro del robot. --- 48
3.3.2.1.1.2. Sensores externos --- 54
3.3.2.1.1.3. Sensores internos. --- 61
3.3.2.1.1.4. Torre de com unicación. --- 61
3.3.2.1.1.5. Servom otor. --- 63
3.3.2.1.1.6. Cable de conexión serial. --- 64
3.3.2.1.2. Partes m ecánicas.--- 65
3.3.2.1.2.1. Ladrillo lego.--- 65
3.3.2.1.2.2. Clavijas. --- 65
3.3.2.1.2.3. Ruedas --- 66
3.3.2.1.2.4. Engranajes. --- 68
3.3.2.1.2.5. Ejes. --- 69
3.3.2.1.2.6. Piezas flexible s. --- 69
3.3.2.1.2.7. Piezas de fijación --- 70
3.3.2.2. Proceso de ensam ble. --- 70
3.3.3. Im plem entación. --- 77
3.3.4. Pruebas. --- 82
3.3.4.1. Prim era prueba – sensor de contacto. --- 82
3.3.4.2. Segunda prueba – sensor de rotación. --- 84
3.4. Validación de la propuesta. --- 84
3.5. Resultados de la validación de la propuesta --- 85
3.6. Conclusiones parciales del capítulo iii. --- 90
Conclusiones generales. --- 91
Índice de Tablas
Tabla Nº 01 ... 39
Tabla Nº 02 ... 41
Tabla Nº 03 ... 42
Tabla Nº 04 ... 43
Tabla Nº 05 ... 44
Tabla Nº 06 ... 45
Tabla Nº 07 ... 46
Tabla Nº 08 ... 47
Tabla Nº 09 ... 49
Tabla Nº 10 ... 88
Tabla Nº 11 ... 89
Tabla Nº 12 ... 90
Tabla Nº 13 ... 91
Índice de G ráficas
Gráfica Nº 0 1 --- 40
Gráfica Nº 0 2 --- 41
Gráfica Nº 0 3 --- 42
Gráfica Nº 0 4 --- 43
Gráfica Nº 0 5 --- 44
Gráfica Nº 0 6 --- 45
Gráfica Nº 0 7 --- 46
Gráfica Nº 0 8 --- 49
Gráfica Nº 0 9 --- 50
Gráfica Nº 0 10 --- 51
Gráfica Nº 0 11 --- 53
Gráfica Nº 0 12 --- 54
Gráfica Nº 0 13 --- 55
Gráfica Nº 0 14 --- 55
Gráfica Nº 0 15 --- 56
Gráfica Nº 0 16 --- 57
Gráfica Nº 0 17 --- 57
Gráfica Nº 0 18 --- 58
Gráfica Nº 0 19 --- 59
Gráfica Nº 0 20 --- 59
Gráfica Nº 0 21 --- 59
Gráfica Nº 0 22 --- 60
Gráfica Nº 0 23 --- 61
Gráfica Nº 0 24 --- 62
Gráfica Nº 0 25 --- 62
Gráfica Nº 0 26 --- 63
Gráfica Nº 0 27 --- 63
Gráfica Nº 0 29 --- 65
Gráfica Nº 0 30 --- 65
Gráfica Nº 0 31 --- 66
Gráfica Nº 0 32 --- 66
Gráfica Nº 0 33 --- 67
Gráfica Nº 0 34 --- 67
Gráfica Nº 0 35 --- 68
Gráfica Nº 0 36 --- 68
Gráfica Nº 0 37 --- 69
Gráfica Nº 0 38 --- 69
Gráfica Nº 0 39 --- 70
Gráfica Nº 0 40 --- 70
Gráfica Nº 0 41 --- 70
Gráfica Nº 0 42 --- 71
Gráfica Nº 0 43 --- 71
Gráfica Nº 0 44 --- 72
Gráfica Nº 0 45 --- 72
Gráfica Nº 0 46 --- 72
Gráfica Nº 0 47 --- 73
Gráfica Nº 0 48 --- 74
Gráfica Nº 0 49 --- 74
Gráfica Nº 0 50 --- 74
Gráfica Nº 0 51 --- 75
Gráfica Nº 0 52 --- 75
Gráfica Nº 0 53 --- 76
Gráfica Nº 0 54 --- 76
Gráfica Nº 0 55 --- 77
Gráfica Nº 0 56 --- 79
Gráfica Nº 0 57 --- 79
Gráfica Nº 0 58 --- 81
Gráfica Nº 0 60 --- 81
Gráfica Nº 0 61 --- 81
Gráfica Nº 0 62 --- 82
Gráfica Nº 0 63 --- 83
Gráfica Nº 0 64 --- 83
Gráfica Nº 0 65 --- 84
Gráfica Nº 0 66 --- 84
Gráfica Nº 0 67 --- 86
Gráfica Nº 0 68 --- 87
Gráfica Nº 0 69 --- 88
Gráfica Nº 0 70 --- 89
RESUM EN EJECUTIVO
El pre sente trabajo de dica buena parte de su contenido, a a bordar aquello que constituye y concierne al desarrollo y program ación de un Robot A utóm ata. El cual contribuirá en el desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de Sistem as en Uniandes Tulcán.
La base para esta investigación es la autom atización, control y robótica.
La presente tarea investiga tiva fue dividida en 3 capítulos, e n el prim er capítulo se plantea e l problem a que es el com pone nte fundam ental del proyecto de investigación, pues en torno a él giran todos los dem ás tem as del proyec to. Aquí se de term ina los objetivos y la justificación. En el segundo capítulo se desarrolla el m arco m etodológico y el planteam iento de l problem a, planteando una investigación de cam po y explica tiva, aplicando m étodos Em píricos, Analític o – Sintético, Inductivo – Deductivo, Sistémico, de igual manera se aplica técnicas de
Investigación com o la entrevista a estudiantes de la carrera de Sistem as de la Universida d Autónom a de los Ande s sede Tulcán; a continuación se procede a analizar e interpr etar los datos produc to de dichas encue stas, para luego pla ntear conclusiones y recom endac iones y verificación de idea a defender. Por ultim o en el tercer capítulo se concluye elaborando el desarrollo de la Propuesta que consiste en de sarrollar el proyecto , añadiendo Conc lusione s Generales, recom endaciones, bibliografía y anexos.
ABSTRACT
The present work de vote s a good part of its content, to addre ss wha t constitute s and affects the developm ent and program m ing a Robot A utom ata. This w ill contribute in the deve lopm ent of technological applications in the career of System’s in Uniandes Tulcán.
The basis for this research is the autom ation, control and robotics.
The present research work was divided into three c hapters, the first c hapter we pose the problem that is the fundam enta l com ponent of the research project, a s it revolves around all the other issues of the project. W e determ ine the objectives and justification. In the second chapter we develop the m ethodological fram ework and a pproach to the problem , we propose a field inve stigation and expla nation, we apply Em pirical M ethods, Analytical - Synthe tic, Inductive - Deductive, System ic Research technique s apply as the interview a dm in istrators, teachers and stude nts Autonom ous University of the Andes ba sed T ulcán, analyze and interpret the data from the se surveys product, and then draw conc lusions and recom m endations and verification defend idea. Finally in the third chapter we conclud e developing the proposed developm ent which is to deve lop the project, also add the General conclusions, recom m endations, bibliography and appendices.
INTRO DUCC IÓ N
Antecedentes Investigativos
El propósito de la im plem entación de un Robot Autóm ata es lograr su aplicación en el desarrollo de procesos industria les, capaz de m overse y ejecutar de form a autom ática acciones diversas, siguiendo un program a establecido, aportando así conocim ie ntos de robótica, electrónica e inteligencia artificial.
Una de las causas para elaborar este robot autóm ata es e l aporte de co noc im ientos teóricos y prácticos a los estudiantes de la Universida d en la ciudad de Tulcán.
En el m edio soc ial, específicam ente en la ciuda d de Tulcán se puede observar que no existe una investigación en el área de robótica en ninguna de las instituciones de nivel superior, por lo que en la Universidad Regional A utónom a de los A ndes los e studiantes de la carrera de Sistem as no son la excepción, al no poseer conocim ientos tan profundos en el área de electrónica y robótica y m uc ho m enos al desarrollar este tipo de m áquinas, se ve la necesidad de elaborar este tipo de investigación.
Planteam iento del Problema
En la ciudad de Tulcán, en instituciones de nivel superior e l principa l problem a es que no existe un estudio en el área de robótica y m ucho m enos la construcción de un robot, capaz de realizar m ovim ientos versátiles y precisos que pueda ser utilizado para realizar diversas labores requeridas en nue stro m edio, con cierta capacidad sensoria l de reconocim ie nto y capaz de realizar tareas autom áticam ente.
La robótica una vez program ada para hacer una función específica siem pre lo hace igua l y sin errores. Al no ha ber errores en la producción los costos bajan considerablem ente y la s ganancias sube n. Los robots autóm atas tie nen ventajas frente a la m ano de obra hum ana, por m encionar: nunca se cansan, una de la s desventajas es que requieren una inversión inicia l m uy fuerte para contar con este tipo de tecnología.
La robótica brinda a investigadores y aficiona dos un vasto y variado cam po de trabajo, lleno de objetivos y en estado inicia l de desarrollo.
El autóm ata program able nació c om o soluc ión a l control de circuitos com ple jos de autom atización. Por lo tanto se puede decir que un autóm ata program able no es m ás que un aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de m ando de los sistem as autom áticos. A él se pueden conectar los sensores por una parte, y los actuadores por otra.
Formulac ión del Problema
¿Cóm o contribuir al m ontaje y program ación de robots en la Carrera de Sistem as en Uniandes Tulcán?
Delim itación del Problem a
Lugar
El lugar en donde se desarrollará el presente trabajo investigativos, es la Universida d Autónoma de los Andes “Uniandes” sede Tulcán, ubicada en el sector sur de la ciudad en
el barrio Santa Rosa de Taques.
Tiempo
El proceso investiga tivo, se realiza en el período com prendido entre Junio y Agosto de l 2013.
O bjeto de Investigación y Campo de Acción
O bjeto de Estudio
Robótica
Campo de Acción
Robots autóm ata.
Línea de Investigación.
O bjetivos.
O bjetivo G eneral
Im plem entar un robot autóm ata program ado que contribuya al desarrollo de aplicacione s tecnológicas en la carrera de Sistem as en Uniandes T ucán.
O bjetivos Específicos
Sistem atizar la inform ación referente a Robot A utóm ata program ado y aplicacione s
tecnológicas en el área de Sistem as.
Diagnosticar la situación actual del m ontaje y program ación de robots en la carrera
de Sistem as en Unidades Tulcán.
Determ inar los elem entos constitutivos para el desarrollo del robot autóm ata
program ado.
Validar la propuesta m ediante expertos.
Idea a Defender
Con la im plem entación del robot a utóm ata program ado se va a contribuir a l perfeccionam iento de la autom atización de procesos de inteligencia artific ial a sí com o e l perfeccionam iento del uso de la robótica y dentro de Universidad, perm itie nd o a sí el uso de nuevas tecnologías utilizadas para la im plem entación del robot, adem ás de aportar los conocim ientos adquiridos a los estudia ntes de la Universidad.
Justificac ión del Tema
Ante la carencia de estudios sobre robótica autóm ata en Unia ndes T ulc án, se pensó en e l desarrollo de un robot autóm ata program ado que contribuya en el de sarrollo de aplicaciones tecnológicas e industria les en el ám bito local.
La propuesta de esta investigación está dirigida a la carrera de sistem as en Uniande s Tulcán, ya que su desarrollo perm itirá el aporte de conoc im ientos en robótica y el uso de nuevas tecnologías en los estudiantes de la carrera de Sistem as en Uniandes Tulcán.
M étodos, Técnicas y H erramientas de Investigac ión.
M etodología a Emplear
M étodos Empíricos
Es un m odelo de investigación c ientífica , que se basa en la experim entación y la lógica em pírica, que junto a la observación de fenóm enos y su análisis e stadístico, es el m ás usado en el cam po de las ciencias sociale s y en las ciencias naturales.
Los m étodos a utilizarse en la elaboración de la presente tesis son:
O bservación Científica
Porque es un e lem ento fundam ental e n todo proceso investiga tivo, para obtener el m ayor núm ero de inform ación, observando la estructura, funcionam iento cla sificando y resum iendo los datos, ya que gra n parte del conoc im iento que constituye la ciencia ha sido lograda m ediante la observación.
Análisis D ocumental
Este m étodo es aplicable porque consiste en seleccionar la s ideas inform ativam ente relevantes de un docum ento a fin de expresar su contenido sin am bigüedades para recuperar la inform ación en él contenida. Esta representación puede ser utilizada para identificar el docum ento, para procurar los puntos de acceso en la búsqueda de docum entos, para indicar su contenido o para servir de sustituto del docum ento.
Valid ación por la Vía de Expertos
Este m étodo es aplicable en la tesis porque perm ite consultar a u n conjunto de expertos para validar la propuesta sustentada en sus c onocim ientos, investigaciones, experiencia, estudios bibliográficos, etc. Da la posibilidad a los expertos de analizar el tem a con tiem po sobre todo si no hay posibilidades de que lo hagan de m anera conjunta.
M étodos Teóricos
A través de los m étodos teóricos se logra descubrir la esencia del objeto inve stigado y sus interrelaciones, ya que no se puede llegar a ella m edia nte la percepción. Por e llo se apoya básicam ente en los procesos de a bstracción, análisis, síntesis, inducción y deducción.
Entre los m étodos teóricos que se destacan en la realización de la presente tesis son:
Este m étodo im plica el análisis y la síntesis, es decir la se paración de un todo en sus parte s o en sus elem entos constitutivos, y la segunda im plicando la unión de elem entos para form ar un todo. En la te sis de grado se optará por descom poner y distinguir los e lem entos de un todo y revisar ordenadam ente cada uno de e llos por separado pa ra desc ubrir los distintos elem entos que lo com pone n com o las causas y los efectos.
M étodo Inductivo – Deductivo
En térm inos m uy generales, consiste en establecer enuncia dos universales ciertos a partir de la experie ncia, esto es, ascender lógicam ente a través del conocim iento c ientífico, desde la observación de los fenóm enos o hechos de la realidad la ley universal que los contiene. Es por eso que este m étodo será utilizable en la te sis, porque parte de un m arco general de referencia y se va hacia un caso en particular.
M étodo H istórico - Lógic o
Se va a utilizar este m étodo en la presente te sis porque el m étodo históric o real es reflejado en form a m ediatizada con toda su objetivida d, com plejidad y contradicciones. E l pensam iento a través de lo lógic o refleja lo histórico en form a esencial, con lo que reproduce la esencia del objeto y la historia de su de sarrollo en un sistem a de abstraccione s. Lo histórico, con referencia a lo lógico, es lo prim ario; la lógica refleja los m om entos y consideraciones fundam entales e m étodo en la te sis porque perm ite relacionar hechos aparentem ente aislados y se es de la historia.
M étodo Sistémico
Es im porta nte utilizar test form ula una teoría que unifica los diversos elem entos.
Técnicas de Investigación.
Encuesta
Instrum entos De Investigación.
Para la Encuesta se aplica, el cuestionario o test.
Estructura de la Tesis.
Portada de la Tesis
Página con Declaración de Auditoria de la Tesis Página de Dedicatoria
Página de Agradecim iento Índice General
Página Resum en Ejecutivo
Introducción
Antecedente s de la Investigación. Planteam iento del Problem a. Form ulación de l Problem a.
Objeto de Investigación y Cam po de Acción. Identificación de la Línea de Investigación.
Objetivos: Objetivo General y Objetivos Específicos. Idea a Defender
Breve explicación de la M etodología investigativa a em plear.
Resum en de la Estructura de la Tesis: Breve explicación de los capítulos de la tesis. Elem entos de novedad, aporte teórico y significación practic a en dependenc ia de l alcance de la tesis.
Capítulo I. M arco Teórico.
Capítulo II. M arco Metodológic o Planteam iento de la Propuesta. Capítulo III. Desarrollo de la Propuesta.
Conclusiones Generales. Recom endaciones. Bibliografía. Anexos
Aporte Teórico, Sign ificación Práctic a y Novedad.
Aporte Teórico
Significac ión Práctica
La robótica en la actualidad es m uy necesaria para la autom atización de procesos presente s en la vida cotidiana. La robótica ha abierto una nueva etapa en los procesos de m ecanización y a utom atización de los procesos de producción, ya que gracias a ella se ha podido sustituir m áquina s o sistem as capaces de autom atizar operaciones concreta s, por dispositivos m ecánicos de uso general dotados de varios grados de libertad que son capaces de adaptarse a la autom atización de un núm ero m uy varia do de proce sos u operaciones. La significación práctica aplicada en la prese nte tesis sería al aporte de la autom atización y control del robot es dec ir la sim ulación de los m ovim ientos hum anos que realice, m ediante la program ación.
Novedad
Mediante la elaboración del Robot autóm ata, la Universidad Regional Autónom a de los Andes “Uniandes” extensión Tulcán contará con una herram ienta fundam ental que aporta al desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de Sistem as, el cual permite contribuir a los estudios de las m aterias de electrónica y robótica, para la futura enseñanza tecnológica, evitando los desfases en la especialidad.
CAPÍTULO I
1. M ARCO TEÓ RICO .
1.1. O rigen y Evolución de la robótica
Los robots actua les son obras de inge niería y c om o ta les concebidas para producir bienes y servicios o explotar recursos naturale s. Desde esta perspectiva son m áquina s con las que se continúa una actividad que parte de los propios orígenes de la hu m anidad, y que desde el com ienzo de la edad m oderna se fundam enta esencialm ente en conocim ientos científicos. (Ollero A níba l, 2005).
La idea acerca de im plem entar un Robot Autóm ata en la Carrera de Sistem as de la Universidad Regional A utónom a de los Andes U niande s exte nsión Tulcán nace ante la falta de investigación en robótica y electrónica en la ciudad de Tulcán por ni nguna de la s instituciones de nivel superior, las cuale s no ha n ensam blado este tipo de m áquinas, vien do así la necesidad de construir, program ar e im plem entar un robot autóm ata en la carrera de Sistem as la U niversidad Regional Autónom a de los Andes U niande s sede T ulcán. Se espera con este estudio dar un inicio c en la carrera de Sistem as de Uniandes se i m parta y se tom e las ponga m ás atención en plane s de Investigación orientados a la robótica.
Al elaborar una investigación sobre la autom atización robótica se aporta en gran parte en conocim ientos teóricos y práctic os a los e studiantes de la Universidad Autónom a de los Andes sede Tulcán, en especial a los alum nos de la carrera de Sistem as, para así l ograr su aplicación en el desarrollo de procesos industriales, robots que m ediante program ación tienen la capacidad de m overse y e jecutar de form a autom ática acciones diversas, siguiendo un program a establecido
La Robótica se ha caracterizado por el desarrollo de sistem as cada vez m ás flexibles, versátiles y polivalentes, m ediante la utilización de nuevas estructuras m ecánicas y de nuevos m étodos de control y percepción.
Los robots autóm atas re presentan el las industria s un pape l m uy im portante, al suplir la m ano de obra hum ana que pue de tener errore s y defectos. La robótica una vez program ada para hacer una función específica siem pre lo hace igual y sin errores . Al no haber errore s en la producción los costos bajan c onsiderablem ente y las ganancia s suben. Los robots autóm atas tienen ventajas frente a la m ano de obra hum ana, por m encionar: nunca se cansan, una de las desventaja s es que requieren una inversión ini cial m uy fuerte para contar con este tipo de tecnología.
La robótica es una ram a de la ciencia que abarca otra s áreas, ya que esta hace usos de los recursos que le proporciona n ciencias afines com o la m atem ática, electrónica, program ación, etc. Solam ente hay que pensar que en el proceso del diseño y de la construcción de un robot intervienen m uchos cam pos de la ciencia.
El autóm ata program able nació c om o soluc ión a l control de circuitos com ple jos de autom atización. Por lo tanto se puede decir que un autóm ata program able no es m ás que un aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de m ando de los sistem as autom áticos. A él se pueden conectar los sensores por una parte, y los actuadores por otra.
1.1.1.1. Robótica.
La Robótica es una ciencia o ram a de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de m áquinas capaces de desem peñar tareas realizadas por el ser hu m ano o que requieren del uso de Inte lige ncia Artificial. (UNSAAC, 2006)
Un Robot e s un artefacto e nsam blado con partes m ecánicas, que posee un cerebro capaz de recibir inform ación a través de program ación para ejecutar tareas específica s. La robótica perm ite la com binación de diversas disc iplinas com o: la electrónica, inform ática, inteligenc ia artificial y la ingeniería de control.
1.2. Análisis de las distintas posiciones Teóricas sobre la Robótica 1.2.1. Automatizac ión y Robótic a
1.2.1.1. Automatizac ión
La autom atización es m anipular un sistem a realizada por operadores hum anos sin que este intervenga directam ente sobre sus e lem entos, e l operador m anipula ciertos va lores de referencia y el sistem a se encarga de ejecutarlos. Un sistem a autom atizado consta de dos partes princ ipales:
Parte de Operativa.
Parte de M ando.
La Parte Operativa es la parte m ecánica del robot, constituida por elem entos que perm iten el m ovim iento del robot. Estos elem entos son el m otor, ruedas, engranajes, sensores, etc.
La Parte de M ando s la parte lógica del robot, es decir el software que perm ite enviar ordenes al cerebro para ejecutar cierta tarea específica. (Loila Iban, 2005).
pretendie ndo m ejorar las condic iones de vida en em presas industria les, ya que brinda seguridad al realizar trabajos difíciles, e im posibles para el hom bre.
1.3. Sistemas de Control
1.3.1.1. Sistema de control de lazo abierto
Es un esquem a de control en el que la salida del proceso a controlar no afecta a la acción de control, es decir es m uy se nsible a perturbaciones y variaciones. Requiere un conocim iento preciso del proceso a controlar y la garantía del correcto funcionam iento del controlador, que no tiene acceso a la salida de proceso. (Angulo Cecilio, Raya Cristóbal, 2006).
Es aquel sistem a en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da com o resultado una señal de salida inde pendiente a la seña l de entrada, pero basa da en la prim era. Esto significa que no hay retroalim entación hacia el controla dor para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el controlador.
Estos sistem as se caracterizan por:
Ser sencillos y de fácil concepto.
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación. La salida no se com para con la entrada.
Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles. La precisión depende de la previa calibración de l sistem a.
1.3.1.2. Sistema de control de Lazo Cerrado.
Son los sistem as en los que la acción de control e stá en función de la se ñal de salida. Los sistem as de circuito cerrado usa n la retroalim entación de sde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia. El control en lazo cerrado e s im presc indible cuando se da alguna de las siguientes circunsta ncias:
Cuando un proceso no es posible de regular por el hom bre.
Una producción a gran escala que exige grande s instalaciones y el hom bre no es capaz
de m anejar.
Vigilar un proceso es especia lm ente difícil en algunos casos y requiere una atención que
el hom bre puede perder fácilm ente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proce so.
Sus características son:
Ser com plejos, pero am plios en cantida d de parám etros.
La salida se com para con la entrada y le afecta para el control del sistem a. Su propiedad de retroa lim entación.
Ser m ás estable a perturbaciones y variaciones internas.
Un ejem plo de un sistem a de control de lazo cerrado sería el term o -tanque de agua que utilizam os para bañarnos. Otro ejem plo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad de un depósito. E l m ovim iento de la boya produce m ás o m enos obstrucción en un chorro de aire o gas a baja presión. E sto se traduce en cam bios de presión que afectan a la m em bran a de la válvula de paso, hacie ndo que se abra m ás cuanto m ás cerca se encuentre del nive l m áxim o.
1.4. Sensores.
Un sensor es un instrum ento ca paz de de tectar m agnitudes físicas o quím icas, llam adas variables de instrum entación, y transform arlas en variables eléctricas. Las variables de instrum entación pueden ser por ejem plo: tem peratura, intensidad lum ínica, distancia,
aceleración, inclinación, desplazam iento, p resión, fuerza, torsión, hum edad,
m ovim iento, pH, etc.
1.4.1. Características de un Sensor.
Rango de m edida: dom inio en la m agnitud m edida en el que puede aplicarse el sensor. Precisión: es el error de m edida m áxim o esperado.
Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de m edida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualm ente se establece otro punto de referencia para definir el offset.
Linealidad o correlación linea l.
Sensibilidad de un se nsor: suponiendo que es de entrada a sa lida y la variación de la m agnitud de entrada.
Resolución: m ínim a variación de la m agnitud de entrada que puede apreciarse a la salida.
Rapidez de respuesta : puede ser un tiem po fijo o depender de cuánto varíe la m agnitud a m edir. Depende de la capacidad del sistem a para seguir la s variaciones de la m agnitud de entrada.
Derivas: son otra s m agnitudes, aparte de la m edida com o m agnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejem plo, pueden ser condiciones am bientales, com o la hum edad, la tem peratura u otras com o el envejecim iento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
Repetitividad: error esperado al repetir varia s veces la m ism a m edida.
1.4.2. Tipos de sensores 1.4.2.1. Sensores de Contacto
m enos larga según el m odelo e legido. Se usa n para detección de obstá culos por contacto directo. (Estela Díaz López, 2006).
Se los utiliza en robótica para obte ner inform ación al poner en contacto entre algo físico y objetos en el espacio de traba jo. Estos se nsores se dividen en:
Binarios.- Los cuales son esencialm ente conm utadores que responden a la presencia o ausencia de un objeto.
Analógicos.- Aque llos que proporcionan a la salida una señal proporcional a una fuerza local.
1.4.2.2. Sensores Ultrasón icos
El se nsor ultrasónico es uno de los sensores que le dan visión al robot , es decir, perm ite a l robot ver y detectar obje tos. Adem ás, se puede usar para hacer que el robot e vada obstáculos, sense y m ida distancia y detec te m ovim iento. ( Sandria Julio, 2007)
Los sensores que detectan la proxim idad de a lgún objeto a c ierta dista ncia, em itiendo un sonido y m idiendo el tiem po en el que la seña l dem ora en regre sar, para esto usa el eco de l objeto para transform arlo en inform ación. Es decir em iten un pulso ultrasónico contra el objeto a censar y al detectar el pulso reflejad, se para un contador de tiem po ue inic io su conteo al em itir el pulso.
1.4.2.3. Sensores Ó pticos.
Un sensor óptico se basa en e l aprovecham ie nto de la interacción entre la luz y la m ateria para determ inar las propiedades de está. Una m ejora de los dispositivos sensores, com prende la utilización de la fibra óptica com o elem ento de transm isión de la luz. (Dayro Carlos, Corredor Alfonso, Espinel Henry, 2007).
Son aquellos que detectan la pre sencia de una persona o de un obje to que interrum pen e l haz de luz que le llega al sensor. Tam bién son utilizados para leer y de tectar inform ación. Los principale s sensores ópticos s on las fotorresistenc ias, las LDR , fotodiodo, fototransistor.
Fotorresistencia
Su resistenc ia dism inuye con el aum ento de inte nsidad de luz que se aplique.
Sensible a la incidencia de luz visible o infrarroja, ante la ausenc ia de luz generan tensión.
Fototransistor
Es sensible a la luz infrarroja, es m ás sensible que un fotodiodo.
Las LDR
Regulan el m ovim ie nto de l robot y lo detien en cuando topa cierto obstáculo.
1.4.2.4. Sensores Térmicos
Es un dispositivo eléctrico o electrónico que detecta tem peratura y cuando esto sucede el cam bia su estado enviando una señal a un circuito electrónico que lo inform a, puede ser:
Sensores Bim etálic os. Sensores Term oeléctricos.
Sensores M onolíticos o de Silicio. Sensores Piro eléctricos.
1.4.2.5. Sensores de H umedad.
Son los que detectan el nive l de líquido en un depósito o en sistem as de riego de jardines.
1.4.2.6. Sensor M agnético.
Detectan los obje tos m agnéticos que se utilizan para accionar el proceso de la conm utación
1.4.2.7. Sensor Infrarrojo.
Es un peque ño dispositivo que puede alojar en su interior un diodo em isor de infrarrojos que trabaja a una longitud de onda de term inada y un receptor, que puede ser un fototransistor que se dispone en paralelo al em isor apuntando am bos en la m ism a dirección, puede ser un sensor lineal, dependiendo de l m ode lo su salida puede ser analógica, digita l o booleana. (Diaz Estela, 2006)
Es un instrum ento usado en los robots rastreadores para de tección de líneas pinta das o m ovim iento de rue das, es decir, es un dispositivo electrónico capaz de m edir la radiación electrom agnética infrarroja de los cuerpos en su cam po de visión.
Los robots son dispositivos capaces de m overse de m odo fle xible, análogo al que posee los organism os vivos, con o sin funciones inte lectuale s, lo que perm ite la realización de operaciones en respuesta a órdenes recibidas por hum anos. (Zabala Gonzalo, 2005).
Estos dispositivos son electrónicos y m ecánico, que realizan tareas autom áticam ente, ya sea m ediante la supervisión hum ana directa o a través de un program a predefinido.
1.5.1. Tipos de Robots
1.5.1.1. Poli articulados
Bajo este grupo están los robots de m uy diversa form a y configuración cuya característica es la de ser sedentarios y estar estructurados para m over sus elem entos term inale s en un determ inado espacio de trabajo. (C. Diana, 2010) .
Estos robots pueden realizar desplazam ientos lim itados y dise ñados para m over s us elem entos.
1.5.1.2. M óviles
Son robots con grandes capacidades de desplazam iento, basados en carros o pla taform as y dotados de un sistem a locom otor de tipo roda nte. (C. Diana, 2010).
Son aquellos provistos de ruedas, oruga s o patas que perm ite n desplazarse de a cuerdo a su program ación.
1.5.1.3. Androides
Son Robots que intentan reproducir total o parcialm ente la form a y el com portam iento cinem ático del ser hum ano. Actualm ente, los Androides son todavía dispositivos m uy poc o evoluc ionados y sin utilidad práctica, destinados e specialm ente a la e xperim entac ió n. (C. Diana, 2010).
Estos dispositivos se parecen y ac túan a los seres hum anos. H oy en día, los androide s reales sólo existe n en la im aginación y en las películas de ficción.
Los Robots Zoom órficos c onstituyen una clase caracterizada principa lm ente por sus sistem as de locom oción que im itan a los diversos seres hum anos. Éstos se agrupan en dos categorías: cam inadores y no cam inadores. (C. Diana, 2010).
Es un robot caracterizado principa lm ente por sus sistem as de locom oción que im ita n a los seres vivos.
1.5.1.5. H íbridos
Los Híbridos corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en com binación con algunas de las anteriores ya expue stas, bien sea por conjunción o yuxta posición. (C. Diana, 2010).
Son aquella s que se acoplan con los dispositivos antes indicados, ejem plo, robots articulados y con ruedas (conjunción) o un cuerpo form ado por un carro m óvil y de un brazo sem ejante al de los robots industriales (yuxtaposic ión).
1.6. Robot Autómatas
Son instrum entos que incluyen un m ecanism o que les confiere determ inados m ovim ientos, o bien m áquina s accionadas por algún tipo de energía, que im itan la figura y los m ovim ientos de un ser anim ado.
1.7. Valor ación crítica de los conceptos principales de las distintas posiciones teóricas sobre la Robótic a
Con la im plem entación del robot a utóm ata program ado se va a contribuir a l perfeccionam iento de la autom atización de procesos de inteligencia artific ial a sí com o e l uso de la robótica dentro de la Universidad, perm itiendo así la aplicación de n ueva s tecnologías utilizadas para la im plem entación de robots autóm atas inteligentes, adem ás de aportar con conocim ientos adquiridos a los estudiante s de la Universidad.
de sistem as autóm atas inteligentes que autom aticen procesos en las diferentes em presas de la Provincia.
El estudio en el área de la robótica se realiza para que la U niversidad U niandes se form e com o una Universidad dedicada a la investigación ya que los estudia ntes obtendrá n conocim ientos básicos y avanzados, induciéndolos así al m anejo de tecnologías actuales y al desarrollo de proyectos tecnológicos acordes a las necesidades locales.
Es indispensable inc luir esta ram a en estudios superiores p ue sto que los paíse s desarrollados tiene estudios avanzados en robótica, y en Ec uador se debe contribuir con conocim ientos de este tipo para iniciar una e tapa tecnológica a vanzada y así entrar en e l universo de la investigación y ser parte de la sociedad p rim erm undista que actualm ente está en auge.
1.8. Conclusiones Parciales del Capítulo I.
Se concluye que:
El presente capítulo tiene que ver con los diferente s aspectos te óricos en el que se
ha definido y ana lizado los tem as respectivos com o son la robótica, la electrónica y lengua jes de program ación, los m ism os que son de vital im portancia para la elaboración de la propuesta de investigac ión.
La ciencia robótica es de fundam ental im portancia para las institucione s de nive l
superior, con el propósito de ofrecerles a los estudiantes nue vos conocim ientos en tecnología, el c ual les perm ita desarrollar la creatividad, diseño e im plem entación dentro de la institución.
En lo referente al tem a de la robótica de conform idad bibliográfico, que van de la
CAPÍTULO II
2. M ARCO M ETO DO LÓ G ICO .
2.1. Caracterización de la Universidad Re gional Autónom a de los Andes Uniandes extensión Tulcán.
La Universidad Regional A utónom a de los Andes Uniandes se de Tulcán, se encuentra ubicada en e l sector Santa Rosa de Taque s, Universidad particular, orientada a la docenc ia e inve stigación, que tie ne com o propósito sa tisfacer la s necesidade s de profesiona l es de tercer y cuarto nive l, responsables, com petitivos, con concie ncia ética y solidaria capaces de contribuir al desarrollo nacional y dem ocrático m ediante una educación hum anista, científica y tecnológica dirigida a bachilleres y profesionales nac iona le s y extranjeros. La Universidad Regional Autónom a de los Ande s U niandes sede T ulcán, ofrece las carreras de: Derecho, Contabilidad, Enferm ería y Sistem as de m anera presencial y sem i -presencial.
2.2. Descripción del procedimiento metodológico para el desarrollo de la investigación 2.2.1. M odalidad de Investigación
La m odalidad que se utiliza en el presente tem a de Investigación es de tipo m ixto, es decir basado en las m oda lidade s Paradigm áticas Cualitativa y Cuantitativa.
En el Paradigm a Cua ntitativo se destacan elem entos propios de la investigación de cam po com o: población, m uestra, variable s y grado de significación e stadística; por lo que en e l presente tem a de inve stigación se lo realiza con la ayuda de datos reales adquiridos en encuestas realizada s en la ca rrera de Sistem as de Uniandes Tulcán, adem ás del análisis estadístic o de los datos obtenidos.
Autónom a de los A ndes de la ciudad de T ulcán a adquirir estos conoc im ientos e im pulse a la creación y program ación de robots.
2.2.2. Tipos de Investigac ión.
Los tipos de investigación que van a em plear en el presente trabajo se deta llan a continuación:
2.2.2.1. Investigación Bibliogr áfica
La aplicación de esta investigación se la utiliza en la elaboración del fundam ento teórico, ya que se encue ntra suste ntado por diversa s fuente s de investigac ión bibliográfica tale s com o libros, revistas e internet.
2.2.2.2. Investigación de Campo.
Este tipo de investigación es utiliza do en la aplicación de encuesta s a la m uestra representativa de la población objeto de estudio, es decir a los e studiantes que se encuentran interactuando de form a directa de la Carrera de Sistem as de Uniandes Tulcán.
2.2.2.3. Investigación Aplicada
Esta inve stigación se la encue ntra en el desarrollo del robot autóm ata, ya que se aplicó los conocim ientos adquiridos en el transcurso del nivel académ ico.
2.2.2.4. Investigación Descriptiva.
Debido al alcance que tiene, es de tipo exploratoria ya que no e xiste un Robot Autóm ata program ado que contribuya a l desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de Sistem as en Unia ndes Tulcán que haya sido pue sto en práctica.
2.2.3. M étodos de Investigación.
Para una adecuada investigac ión de cam po, que perm ita dar alternativas de solución a las interroga ntes pla nteadas para respaldar la idea a defender, se aplicaron los M étodos Em píricos y Teóricos.
2.2.3.1. M étodos Empíricos
Es un m odelo de investigación c ientífica , que se basa en la experim entación y la lógica em pírica, que junto a la observación de fenóm enos y su análisis e stadístico, es el m ás usado en el cam po de las ciencias sociale s y en las ciencias naturales.
2.2.3.1.1. O bservación Científica.
Porque es un elem ento fundam ental; en todo proceso inve stigativo, para obtener el m ayor núm ero de inform ación, observando la estructura, funcionam iento cla sificando y resum iendo los datos, ya que gra n parte del conoc im iento que constituye la ciencia ha sido lograda m ediante la observación.
2.2.3.1.2. Análisis D ocumental.
Este m étodo es aplicable porque consiste en seleccionar la s ideas inform ativam ente relevantes de un docum ento a fin de expresar su contenido sin am bigüedades para recuperar la inform ación en él contenida. Esta representación puede ser utilizada para identificar el docum ento, para procurar los puntos de acceso en la búsqueda de docum entos, para indicar su contenido o para servir de sustituto del docum ento.
2.2.3.1.3. Valid ación de Expertos
Consiste en validar el tem a propuesto a través de una crítica profe sional por persona s expertas al tem a, con el fin de darle valía al tem a.
2.2.3.2. M étodos Teóricos
A través de los m étodos teóricos se logra descubrir la esencia del objeto inve stigado y sus interrelaciones, ya que no se puede llegar a ella m edia nte la percepción. Por e llo se apoya básicam ente en los procesos de abstracción, análisis, síntesis, inducción y deducción. Entre los m étodos teóricos que se destacan en la realización de la presente tesis son:
2.2.3.2.1. M étodo H istórico – Lógico.
Se va a utilizar este m étodo en la presente te sis porque el m étodo históric o real es reflejado en form a m ediatizada con toda su objetivida d, com plejidad y contradicciones. E l pensam iento a través de lo lógic o refleja lo histórico en form a esencial, con lo que reproduce la esencia del objeto y la historia de su de sarrollo en un sistem a de abstraccione s. Lo histórico, con referencia a lo lógico, es lo prim ario; la lógica refleja los m om entos y consideraciones fundam entales de la historia.
Este m étodo im plica el análisis y la síntesis, es decir la se paración de un todo en sus parte s o en sus elem entos constitutivos, y la segunda im plicando la unión de elem entos para form ar un todo. En la te sis de grado optarem os por descom poner y distinguir los e lem entos de un todo y revisar ordenadam ente cada uno de e llos por separado para desc ubrir los distintos elem entos que lo com pone n com o las causas y los efectos.
2.2.3.2.3. M étodo Inductivo – Deductivo
En térm inos m uy generales, consiste en establecer enuncia dos universales ciertos a partir de la experie ncia, esto es, ascender lógicam ente a través del conocim iento c ientífico, desde la observación de los fenóm enos o hechos de la realidad la ley universal que los contiene. Es por eso que este m étodo será utilizable en la te sis, porque parte de un m arco general de referencia y se va hacia un caso en particular.
2.2.3.2.4. M étodo de M odelación
M ediante el cual se crean abstraccione s con vista s a explicar la realidad. E l m ode lo com o
sustituto de l objeto de investi gación. En el m odelo se revela la unidad de lo objetivo y lo
subje tivo.
2.2.3.2.5. M étodo Sistémico
Es im portante utilizar este m étodo e n la tesis porque perm ite re lacionar hechos aparentem ente aislados y se form ula una te oría que unifica los diversos elem entos.
2.2.3.3. Técnicas de Investigación 2.2.3.3.1. Encuesta
Fue aplicada con la finalidad de obtener datos estadístic os relacionados a los diferente s aspectos tratados. Con la aplicación de esta técnica se obtuvo diversos puntos de vista que aportaron las personas entendida s en la m ateria que hem os tratado en e l pre sente trabajo investiga tivo.
2.2.3.4. Instrumentos de Investigac ión.
Este instrum ento de la encue sta perm itió obte ner inform ación oportuna y necesaria com o elem ento justificativo para el propósito de la pre sente inv estigación, la cual se obtuvo gracias a la colaboración de los estudiante s de la Carrera de Sistem as de la U niversida d Regional A utónom a de los Andes Uniandes se de Tulcán.
2.2.4. Diseño de la Investigación de Campo 2.2.4.1. Población.
Al realizar las encuestas a los estudiantes de la Universidad, se trata de investigación de cam po.
Para el desarrollo del presente trabajo de investigación la población tota l o universo está definido por 44 estudiantes de la Carrera de Sistem as de la U niversidad Regiona l Autónom a de los A ndes extensión Tulcán, de los cuales son:
ESTUDIANTES Nro.
Sistemas IV 13
Sistemas V I 7
Sistemas V III 24
TO TAL 44
T a b l a n º 0 1
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
2.2.4.2. M uestra
Para la presente investigación se trabaja con toda la población, es decir, los 44 estudiante s de la carrera de sistem as de la Universidad Regiona l Autónom a de los Andes de la Extensión Tulcán.
2.3. Interpretación de resultados de las Encuestas Aplicadas
Encuesta dirigida a los e studiantes de la carrera se sistem as de la Universidad U niandes – Tulcán.
PREG UNTA Nº 01: ¿Según su criterio, la aplicación de la Robótica en la U niversida d Uniandes es?
INDICADOR FRECUENCIA F. RELATIVA F. ACUM ULADA PORCENTAJE
M uy Satisfactoria 1 0,02 - 2%
Satisfactoria 5 0,11 0,14 11%
Buena 4 0,09 0,23 9%
Poco Satisfactoria 27 0,61 0,84 61% N ada Satisfactoria 7 0,16 1,00 16%
T a b l a N º 0 2
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
Gráfica Nº 0 1
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
Análisis e interpretación de Datos.
La m ayoría de estudiantes encue stados dicen que la aplicación de la Robótica en la Universidad Regional Autónom a de los Ande s U niande s se de Tulcán es poc o sa tisfactoria, por lo tanto se debe aplicar un plan de m ejoras en la cá tedra. Observam os que existe u n gran pronunc iam iento por parte de los estudia ntes que debería e xistir m ás preocupación por parte de las a utoridades para incentivar e n el estudio de tem as referentes a robótica y electrónica.
PREG UNTA Nº 02: ¿Conoce usted si en la Universida d Uniandes se han desarrollado proyectos de Robótica?
INDICADOR FRECUENCIA F. RELATIVA F. ACUM ULADA PORCENTAJE
SI 2 0,05 - 5%
N O 42 0,95 1,00 95%
TOTA L 44 1,00 100%
T a b l a N º 0 3
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o 2%
11% 9%
61% 16%
Presentación Gráfica de la Preg. Nº01
Muy Satisfactoria
Satisfactoria
Buena
Poco Satisfactoria
G r á f i c a N º 0 2
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
Análisis e interpretación de Datos.
Los estudiante s de la Carrera de Sistem as casi en su totalidad dicen que no conocen sobre el desarrollo de proyectos orientados a la robótica en la Universidad, por lo tanto es indispensable iniciar con un estudio profundo en la cátedra de Robótica para que los estudiante s se interesen en investigar tem as de robótica.
En la biblioteca de la Universidad regi onal Autónom a de los Andes sede Tulcán no existe n tem as relac ionados a robótica e im plem entación del m ism o, por lo que los estudiante s no tie nen referencias de com o arm ar y program ar robots.
PREG UNTA Nº 03: ¿Le gustaría que en la Universidad Unia ndes se a plique n conocim ientos de Robótica e Inteligenc ia Artific ial en la creación de Robots?
INDICADOR FRECUENCIA F. RELATIVA F.
ACUM ULADA PORCENTAJE
SI 43 0,98 - 98%
N O 1 0,02 1,00 2%
TO TA L 44 1,00 100%
T a b l a N º 0 4
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o 5%
95%
Presentación Gráfica de la Preg. Nº02
SI
G r á f i c a N º 0 3
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
Análisis e interpretación de Datos.
Los estudiantes de la Carrera de Sistem as están de acuerdo en que se aplique n conocim ientos de Robótica e Inteligencia Artificia l en la U niversida d Regional A utónom a de los A ndes Uniande s sede Tulcán, por lo tanto se debe im plem entar un labora torio de Robótica equipado y e l personal docente debe ac tualizar sus conocim ientos para así preparar y guiar a los estudia ntes e n tem as de electrónica y robótica, los estudiantes está n interesados en que se apique una catedra de robótica y con la im plem entación de un laboratorio podrán c onstruir y program ar pequeños robots, lastim osam ente en la Universidad se brinda la catedra de program ación pero no orientado a robótica.
PREG UNTA Nº 04: ¿Usted com o estudiante de la carrera de sistem as en la Universida d Uniandes ha desarrollado proyectos orientados a la Robótica?
INDICADOR FRECUENCIA F. RELATIVA F.
ACUM ULADA PORCENTAJE
SI 0 0 - 0%
NO 44 1 1 100%
TOTAL 44 1 100%
Tabla Nº 05
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o 98% 2%
Presentación Gráfica de la Preg. Nº03
SI
G r á f i c a N º 0 4
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
Análisis e interpretación de Datos.
De los 44 estudia ntes de la carrera de sistem as, ninguno de ellos ha realizado proyectos orientados a la Robótica por lo tanto se de ben asesorar nuevos proyec tos orienta dos a esta línea de inve stigación.
PREG UNTA Nº 05: ¿Está usted de acuerdo que en Unia ndes - Tulcán se cree un laboratorio de Robótica?
IN DIC AD OR FR EC U EN CIA F. R ELA TIV A
F.
A C U M U LAD A POR C EN TA JE
SI 40 0,91 - 91%
NO 4 0,09 1,00 9%
TO TAL 44 1,00 100%
T a b l a N º 0 6
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o 0%
100%
Presentación Gráfica de la Preg. Nº04
SI
G r á f i c a N º 0 5
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
Análisis e interpretación de Datos.
Es indispensa ble crear un la boratorio de Robótica para que los estudiantes obtenga n conocim ientos de la cátedra y realicen nuevos proyectos orientados a la robótica, con la creación del laboratorio la m ateria de inte lige ncia artificial no quedaría solo en teoría, pue s se realizaría prácticas que ayudarían a los estudiante s a com prender m e jor e l funcionam ie nto de partes indispensable s de un robot, com o sensore s, m otores y la program ación de robots.
PREG UNTA Nº 06: ¿Según su criterio, la creación del laboratorio de Robótica en la Universidad U niandes sería?
IN DIC AD OR FR EC U EN CIA F. R ELA TIV A F.
A C U M U LAD A POR C EN TA JE
O portuno 34 0,77 - 77%
Poco O portuno 7 0,16 0,93 16%
Nada O portuno 3 0,07 1,00 7%
TO TAL 44 1,00 100%
T a b l a N º 0 7
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
91% 9%
Presentación Gráfica de la Preg. Nº05
SI
G r á f i c a N º 0 6
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
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Análisis e interpretación de Datos.
Es oportuno y necesario crear un la boratorio de Robótica en la Universidad Regiona l Autónom a de los Andes sede Tulcán ya que los estudiantes obte ndrán conocim ientos acertados de la cátedra y desarrollarán nuevos proyectos orientados a nuevas líneas de investigac ión.
PEG UNTA Nº 07: ¿Le gustaría diseñar y program ar sus propios Robots en la cátedra de Robótica?
IN DIC AD OR FR EC U EN CIA F. R ELA TIV A F.
A C U M U LAD A POR C EN TA JE
SI 44 1,00 100%
NO 0 0,00 1,00 0%
TOTAL 44 1,00 100%
T a b l a N º 0 8
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
E l a b o r a d o p o r : J u a n C a r l o s R o s e r o
77% 16%
7%
Presentación Gráfica de la Preg. Nº 06
Oportuno
Poco Oportuno
Gráfica Nº 0 7
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
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A n á l i s i s e i n t e r p r e t a c i ón d e D at o s .
Todos los estudiante s de la carreras tienen curiosidad por crear sus propios diseños en la cátedra de Robótica, ya que desean profundizar sus conocim ientos y aplicarlos en la soluc ión de problem as para los cuales no existe ningún estudio puesto que en la ciuda d de Tulcán no se han de sarrolla do proyectos de este tipo.
Adem ás se de bería increm entar m ás horas de estudio en la m ateria de inteligencia artificia l y program ación de robots para así ayudar a los estudiantes a m ejorar y perfeccionar estos conocim ientos.
2.4. Conclusiones Parciales del Capítulo II.
El pre sente capítulo c ontiene la descripc ión del procedim iento m etodológico para
el desarrollo de la investiga c ión, en el cual se describe la aplicación de l tipo de investigac ión así com o las diferentes m étodos, técnicas e instrum entos aplicadas e n el desarrollo de l presente trabajo, los c uales son de gran im portancia para la elaboración de l diagnóstico y la propuesta de investigación.
La m odalidad em plea da en la investigación realizada en este traba jo fue cualitativa
y cuantitativa, la cual se integra en la com binación de m étodos y técnica s, con las cuales se ha realizado la de scripción del objeto de estudio y se exam inaron los
100% 0%
Presentación Gráfica de la Preg. N07
SI
de la carrera de sistem as, el cual no sobrepasaba de las 44 persona s por lo que se tom ó com o referencia a todos los que conform an al área de sistem as de l a universidad “U niande s” extensión T ulcán.
Se puede concluir que de conform ida d a los resultados obte nidos en la aplicación
de la encuesta la m ayor parte de los estudiantes de la Universidad “U niande s” Tulcán, tiene n interés en obtener conoc im ientos acerca de la robótica .
CAPITULO III
3. Desarrollo De La Propuesta 3.1. Título de la Propuesta
Robot Autóm ata program ado que realice procesos m ecánicos para c ontribuir al desarrollo de la investigación de la Robótica en la carrera de Sistem as en Uniande s Tulcán.
3.2. Caracterización de la Propuesta
La propuesta está orienta da a la im plem entación de un r obot autóm ata program ado que contribuya al desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la Carrera de sistem as en Uniande s Tulcán.
las m áquinas prese ntan c om portam iento sim ilares a los del ser hum ano, m ediante la aplicación de inte ligenc ia artificia l.
El fin de la propuesta es construir y program ar un brazo robótico que tenga cierta s funcione s m otrices y m edia nte sensores se trata de im itar algunos m ovim ientos de un brazo hum ano; com o son la detección, m anipulac ión y traslado de objetos cercanos.
3.3. Planteam iento detallado de la Propuesta. 3.3.1. Análisis de Requerimientos
Problemas Requerimientos
No existe la im plem entación de la ciencia robótica en la Universidad Regional A utónom a de los Andes.
Prom over m ediante cursos y sem inarios la ciencia robótica, m ecánica y electrónica.
Inexistencia de un laboratorio de robótica y electrónica en la carrera de Sistem as de Unia ndes.
Entorno de program ación adecuado a las necesidades de los estudiantes, el cual perm ite el desarrollo de creatividad y practica de los conocim ientos adquiridos.
T a b l a N º 0 9
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
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3.3.2. Diseño.
Para el diseño del brazo robótico se ensam blaron las diferentes partes que perm iten el m ovim iento y dinám ica del robot m ediante dispositivos activos com o son m otores y sensores; para el diseño del dispositivo se ensam bló cada pieza de ta l form a que el robot obtenga la dinám ica de realizar todos los m ovim ie ntos de m anera exac ta de tal form a que las acciones realizadas por el brazo robótico sean de precisión.
3.3.2.1. Estructura G eneral del Robot Autómata.
Los elem entos que conform an el diseño de l Robot Autóm ata son:
3.3.2.1.1. Partes Electrónicas.
G r á f i c a N º 0 8
F u e n t e : I n v e s t i g a c i ó n D e C a m p o
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El bloque RCX es la parte central del robot, ya que aquí se encuentra toda la parte lógica y electrónica que perm ite la m ayoría de las acciones del robot, alm acenándose hasta 5 program as que se pue den cargar en su m em oria interna, y guardándose allí el firm ware básico para el control de los distintos dispositivos que se puede n conectar al bloque.
Consta de un m icro controlador H itachi H8/3292, a 5 volts y una ve locidad aproxim ada de 16 M hz, con una m em oria ROM de 16 Kb, una m em oria RAM externa de 32 Kb y un decodificador analógico digita l que perm ite transform ar las distinta s entrada s de energía e n bits.
Su aspecto es el de un circuito im preso, sin zócalos de conexión, solda do a la ba se de l circuito im preso del bloque.
