Parte I Memoria · proyecto forma parte de un conjunto de dos proyectos que completan el desarrollo...

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Parte I Memoria ................................................................................... 3

Capítulo 1 Introducción ........................................................................ 4

1 Estudio de los trabajos existentes / tecnologías existentes ........................ 8

2 Motivación del proyecto................................................................................. 20

3 Objetivos ........................................................................................................... 21

4 Metodología / Solución desarrollada........................................................... 22

5 Recursos / herramientas empleadas ............................................................. 26

Capítulo 2 Diseño mecánico del robot aspirador............................ 27

1 Diseño e implantación del brazo telescópico............................................. 27

2 Elección e implantación unidad motora aspiración .................................. 33

3 Diseño servo-válvula de gestión aspiración.............................................. 41

4 Diseño carcasa exterior ................................................................................... 49

5 Elección motores tracción............................................................................... 58

6 Diseño e implantación barredores laterales (Sweepers) .......................... 65

Capítulo 3 Diseño electrónico del robot aspirador......................... 72

1 Diseño del actuador motor aspirador .......................................................... 72

2 Actuador barredores laterales (Sweepers): ................................................. 76

3 Diseño actuadores motores de tracción y brazo telescópico:................... 78

4 Diseño sensor luminosidad ........................................................................... 84

5 Diseño placa de alimentación ....................................................................... 91

6 Diseño placa aviso batería baja..................................................................... 93

Capítulo 4 Resultados/Experimentos................................................ 94

Capítulo 5 Conclusiones.................................................................... 104

Capítulo 6 Futuros desarrollos ........................................................ 108

Bibliografía.............................................................................................. 114

Parte II Estudio económico.............................................................. 117

2

Parte III Manual de usuario.............................................................. 119

Parte IV Presupuesto Económico..................................................... 132

Parte V Data sheets .......................................................................... 138

3

Parte I MEMORIA

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Capítulo 1 INTRODUCCIÓN

En este capítulo se hace una introducción. En el segundo capítulo y

tercero se describirá el desarrollo técnico realizado en el proyecto.

Como más adelante se concretará en el apartado de objetivos, este

proyecto forma parte de un conjunto de dos proyectos que

completan el desarrollo del robot aspirador inteligente. Con el fin de

dar una visión global del conjunto, se comentarán los principales

aspectos y características del prototipo desarrollado. Queda el lector

invitado a hojear la segunda parte de este proyecto titulada

“Software y Brazo Mecánico”.

El robot aspirador diseñado, nace de la necesidad de mejora de las

actuales aspiradoras inteligentes presentes en el mercado. Dichas

aspiradoras se ven incapaces de alcanzar ciertos rincones como bajos

de sillones, sillas, sofás etc… dejando una importante suciedad sin

eliminar. Para dar solución a este problema se recurre a la

implantación de un brazo telescópico, a la vez aspirador, en la

morfología típica, hasta hoy, de aspirador robótico.

La clave de la innovación se encuentra en el brazo telescópico.

Articulado por una antena eléctrica de automóvil y con una longitud

de setenta centímetros, realiza su despliegue según detecte la

necesidad o no. Para la discriminación de la utilización de dicha

extremidad, se han incorporado un conjunto de sensores infrarrojos.

En la figura siguiente puede observarse su colocación.

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Figura 1: Disposición de sensores del

brazo telescópico

Figura 2: Detalle de sensores del brazo

telescópico

Además de los sensores mostrados en las dos figuras anteriores, se

incorporó un sensor de contacto en el extremo del primer segmento

del brazo telescópico. El cometido de este sensor, es la señalización al

control de la contracción del brazo en caso de fallo en el sensor

infrarrojo. Los sensores de contacto localizados en el extremo de la

boca de aspiración cumplen la misión de señalizar el choque con

obstáculos.

Para la dotación de inteligencia y el control del robot aspirador se

recurrió a un sistema tipo maestro-esclavo entre una PDA y una

microcontroladora denominada TCS (realizada en ICAI). En la PDA

residen los algoritmos programados en un lenguaje orientado a

objetos. La gestión y comunicación con los sensores la realiza la TCS.

Esta microcontroladora, va impulsada por dos microprocesadores

PIC, idénticos, de la marca Microchip. El siguiente esquema trata de

resumir la jerarquía de los elementos.

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Figura 3: Esquema funcionamiento del control

Hay que señalar que la utilización de la PDA para la programación

resulta muy cómoda al contrario de lo que suele suceder cuando se

pretende implementar los algoritmos directamente sobre la

microcontroladora.

No es necesario que el robot aspirador porte con la PDA ya que la

TCS cuenta con un módulo de radio (ya incorporado) que permite la

comunicación inalámbrica con la PDA. Este hecho supone una leve

reducción del peso del robot.

El esquema de conexionado de la microcontroladora con los sensores

y actuadores del robot aspirador, no corresponde a esta parte del

proyecto pero puede encontrarse en tomo complementario.

A continuación mostraremos un cuadro con los diferentes sensores

utilizados en la construcción del robot prototipo:

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Fotografía Tipo de sensor Modelo

Sensor infrarrojo

medidor de

distancia

Sharp GP2D12

Sensor ultrasónico

medidor de

distancia

Devantech SRF04

Sensor de contacto Bumper

Tabla 1: Sensores utilizados

Para más información sobe los sensores y su utilización, dentro del

robot aspirador, se recomienda la lectura del tomo complementario a

este proyecto.

8

1 Estudio de los trabajos existentes / tecnologías

existentes

La robótica en general y la robótica móvil en particular es un

área de intenso estudio por la comunidad científica debido a las

múltiples aplicaciones que ofrece. En el uso cotidiano del término se

considera un robot a cualquier dispositivo mecánico que realiza

tareas automatizadas ya sea por medio de un programa, por

supervisión directa de un humano o mediante técnicas de

Inteligencia Artificial.

El empleo de brazos robóticos está implantado desde hace

tiempo en la industria moderna, siendo su utilización muy extendida

para la realización de tareas repetitivas o de riesgo: atornillar piezas,

pintar coches, realizar soldaduras, desplazar objetos pesados, etc.

Estos aparatos trabajan en entornos controlados y preparados

específicamente para ellos, a los que el operador humano no suele

tener acceso mientras están en funcionamiento. Aparte de los brazos

robóticos industriales, existen otras utilidades que se les están dando

cada vez con mayor frecuencia a máquinas de este tipo. Así, es cada

vez más habitual la utilización de brazos robóticos para realizar

operaciones quirúrgicas, sobre todo las relacionadas con la

microcirugía y cirugía no invasiva debido al alto grado de precisión

que se puede obtener. También se utilizan como implantes para

miembros amputados, dentro de la ingeniería biónica. Estos robots

tienen un grado de autonomía limitado y no se engloban en la

categoría de robots móviles autónomos estudiados en esta memoria.

Desde esta perspectiva, un robot es un agente con un cuerpo físico

con capacidades motrices y situado en un entorno real con el que el

robot interactúa. La autonomía en un agente de este tipo requiere de

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capacidades complejas como trabajar durante largos periodos de

tiempo sin supervisión en entornos dinámicos en los que es

imposible predecir el estado del mismo. Esto implica a su vez

capacidad de navegar en el entorno, además de técnicas de

autoalimentación, detección de fallos, auto-regulación y auto-

generación de reglas de comportamiento. El grado de autonomía en

los robots móviles disponibles hoy día está todavía lejos de ajustarse

a esta definición. Es de destacar, que el estado del arte en el

desarrollo de sistemas robóticos autónomos no se corresponde con lo

que de ellos se espera por parte de la sociedad. Los avances en la

tecnología no se reflejan a la misma velocidad en la robótica móvil.

Seguramente, la pregunta más oída por un investigador del área en

ámbitos sociales sea: ¿Para cuándo uno que pase la aspiradora o que

corte el césped? Tareas que, aunque no triviales, no suponen grandes

dificultades, están lejos de ser realizadas por un robot móvil con un

grado de éxito satisfactorio.

Obviamente, las aplicaciones de este tipo de sistemas son

infinitas, desde robots guías en museos y centros públicos, hasta la

exploración marítima y espacial. Por otro lado, hoy en día se están

construyendo dentro de la robótica autónoma muñecas o mascotas

artificiales de compañía para personas mayores, debido a que en los

países desarrollados la esperanza de vida crece pero no el índice de

natalidad, lo que hace que existan cada vez más personas ancianas

que viven en soledad y que pudieran verse beneficiadas por robots

de este tipo. Así, se han construido robots imitando a “mamíferos”

que muestran cierto grado de sensibilidad en el trato con las

personas, pero suponen todavía un costo no abordable para lograr

un uso generalizado.

No hay soluciones “mágicas” para resolver los problemas; incluso

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una tarea tan simple como la de evitar obstáculos depende

fuertemente tanto de la morfología del robot y de los sensores de que

dispone, como del propio entorno y del grado de dinamismo que

presenta el mismo. La navegación con objetivo en entornos con un

grado de estructuración pequeño, más allá del puro deambule, algo

casi “instintivo” para los animales, es uno de los mayores escollos a

resolver para conseguir robots fiables y convertirlos así en algo

rutinario en los espacios comunes.

Hasta prácticamente finales de los 80 el rumbo tomado para el

desarrollo de agentes autónomos se fundamentaba en la Inteligencia

Artificial. Se consideraba que, una vez conseguida la “mente artificial

inteligente”, el paso de añadirle un cuerpo a esa “mente” sería, si no

inmediato, un problema ingenieríl de menor dificultad. Claro reflejo

de esto es el vago número de referencias a robots físicos reales que

puede hallarse en la literatura de la época.

A finales de los 80, R. A. Brooks revolucionó el área atacando la

filosofía seguida hasta entonces desde su base. Postuló que para

conseguir robots autónomos inteligentes debe empezarse por

construir agentes físicos reales con capacidades básicas que puedan

actuar en entornos reales, y que una vez logrado ese objetivo, se

podría aspirar a ir aumentando las habilidades del robot y, en

definitiva, su grado de autonomía. La irrupción de las ideas de

Brooks dio lugar a lo que hoy día se conoce como Sistemas basados

en el comportamiento.

Centrándose en la situación de los robots aspiradores sería

lógico preguntarse:-“¿Qué diablos pasó para que los robots

aspiradores no empezasen a desarrollarse antes?”. De jóvenes

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cuando se leían novelas de ciencia ficción, la imaginación proponía

que los robots ocuparían parte de lo común hoy día. En vez de esto

los robots han ocupado las tareas industriales más importantes como

la construcción de automóviles.

Desde el año 2001 han aparecido varios modelos que se han

ido desarrollando lentamente a la sombra del mercado para llegar

hoy a aspiradores robóticas como la Roomba Pro. Aunque Japón

siempre cuenta con la última palabra en robótica parece que se

inclinan más por conseguir robots de aspecto humanoide. Se

menciona este producto de la empresa iRobot por haberse convertido

en una referencia importante en lo que a aspiradoras robotizadas se

refiere. Roomba Pro ya se ofrece en dos colores distintos, con

habilidades de succión y barrido del polvo, recarga automática de

baterías y sensores de caída por escaleras. Cuando ésta aspiradora

encuentra un obstáculo gira 45º y continúa limpiando. El sistema de

aspiración seleccionado por iRobot es el de bolsa de aspiración en

seco (es la forma tradicional como sistema de aspiración). El robot se

maneja muy bien con suelos duros y alfombras poco altas y sin

flecos.

Figura 4: Detalle 1 sensores

ROOMBA Figura 5: Detalle 2 sensores ROOMBA

12

La estrategia de navegación adoptada por iRobot para Roomba es la

de inicio mediante espiral. Poco a poco, el robot va describiendo una

trayectoria circular con radio creciente (con forma de caracola) para

luego comenzar un algoritmo aleatorio de navegación por la

habitación al más puro estilo ping-pong. El comportamiento puede

describirse como “poco inteligente” recurriendo a una lógica reactiva

lo que se traduce en el sucesivo repaso de zonas concretas de la

habitación. Se preguntó al servicio de atención al cliente si pensaban

desarrollar algún algoritmo de navegación alternativo, a lo que

contestaron – al menos no en la versión de 230$. Roomba como el

resto de aspiradores robotizados del mercado sigue una navegación

aleatoria, dejando actuar la probabilidad y consiguiendo una

eficiencia del 95% de superficie aspirada en una habitación cuadrada

y sin obstáculos.

Figura 6: Algoritmo navegación

ROOMBA

Figura 7: Elementos de limpieza de

ROOMBA

iRobot se sirvió de un sistema operativo de menos de 256

bytes de memoria. (Menos que el propio logo de Microsoft

Windows). Con esta relativamente baja potencia de cálculo es capaz

de manejar sensores de infrarrojos (medidores de distancia), sensores

de contacto y sencillos algoritmos de escape ante “aprisionamientos”.

Cuando por alguna circunstancia no es capaz de encontrar una salida

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apaga sus motores y emite un pitido de auxilio para ser rescatada

por algún ser humano.

Figura 8: Detalle motores ROOMBA Figura 9: Detalle cepillos ROOMBA

El sistema de acumulación de polvo del aspirador es relativamente

pequeño siendo muchas veces necesario su vaciado si la suciedad de

la habitación en cuestión es importante. La filosofía en éste aspecto es

la de mantener una limpieza continua y no dejar que la suciedad se

acumule.

iRobot también ha desarrollado últimamente algunos accesorios

como cepillos especiales, generadores de paredes virtuales (se trata

de un dispositivo que genera un rayo infrarrojo y evita que la

aspiradora atraviese dicha frontera) y mandos de control a distancia

para el robot.

Sus baterías tardan 12h en cargar y ofrecen una autonomía de hasta

90 minutos de aspiración al robot.

También debe mencionarse otros modelos de robot aspirador

inteligente que apuestan por otras tecnologías. El esquema siguiente

resume los modelos presentes hoy en el mercado.

14

Esquema 1: Oferta robots aspiradores del mercado

El apartado tecnológico al que se hace referencia en el esquema

superior merece especial mención. Hoy día existen tres maneras para

absorber la suciedad de nuestros hogares:

- Tecnología bolsa en seco (Tradicional)

Mediante una diferencia de presión

generada por un ventilador

eléctrico, el aire presente en la boca

de aspiración a presión ambiente se

introduce por la toma de aire a

través de los cepillos y de la bolsa

dejando en el filtro intermedio la

suciedad.

Las ventajas de éste método son el

bajo coste del material filtrante, el

bajo peso (comparado con otras

tecnologías) y la sencillez de diseño.

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Los principales inconvenientes son la pérdida de eficiencia de

aspiración a medida que el filtro se obtura, el ruido del motor

aspirador y el retorno de partículas de polvo al ambiente en la

mayoría de los casos. También merece la pena destacar la

incomodidad que supone el cambio de las bolsas filtrantes y la

incapacidad de reutilización de las mismas. Es necesaria una gran

potencia eléctrica para el conjunto.

El método de bolsa en seco es el más extendido en el mundo de las

aspiradoras robóticas debido a su sencillez y a la ausencia de

patentes de ésta tecnología. Como ejemplos de productos aparecen

además de la comentada Roomba:

Foto Producto Descripción técnica

Smart Multi-Function Vacuum Cleaner

(TRV-10) con control remoto. Vuelve

automáticamente al punto de carga una

vez que detecta un nivel bajo de baterías.

Con variedad de programas de limpieza

(semanal, diaria etc..). Posibilidad de

alargar el periodo de limpieza para

grandes superficies. El control remoto

permite guiar el aspirador hacia lugares

específicos.

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Las características del AV-838 son el

detector anti-caída por escaleras, detector

virtual de paredes, sensor seguimiento de

paredes, función de control remoto.

Tensión de entrada al cargador :100-240V

AC ,Tensión salida del cargador:24C DC

Tensión en baterías:14.4V . Potencia

media de la unidad 23 W. Tiempo recarga

5h. Autonomía 50-70 minutos.

Ubot propone la siguiente aspiradora:

Funciones de señalización con voz digital.

Seguidor de paredes. Especificaciones:

dimensiones: 42 x 18cm. Peso:

8.12kg.Cargador externo: AC 100-

240V.Salida del cargador: DC 19V,

3.16A.Tensión en baterías: 14.4V.potencia

del motor: 60W

Tiempo de recarga 4 horas máximo.

Autonomía 100 minutos. Velocidad:

0.2m/sec. Volumen bolsa aspiración 0.7L.

Tipo de baterías Li-ion recargable.

Aspiradora de VS Electronics.

Altura 98mm. Autonomía 58min. Peso

3.4kgs. Tiempo de recarga 3hrs. Ruido

65DB.El peso es de 1Kg. Capacidad bolsa

de aspiración 0.7L. Potencia de aspirador

30W. Velocidad 0.2m/s Baterías

recargables de Ni-MH. El tamaño de la

habitación es configurable. Se carga

manualmente. Función de control remoto.

Tabla 2: Características modelos presentes en el mercado

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- Tecnología ciclones (Dyson)

El sistema “Dual Cyclone”, inventado por James Dyson en 1987,

sustituye las tradicionales bolsas de recogida de residuos, cuya

obstrucción es frecuente, por dos ciclones que garantizan una

capacidad de aspiración constante. Los residuos se depositan en una

cubeta fácilmente extraíble y limpiable. James Dyson incluyó una

nueva opción en sus aspiradoras, pueden informar al servicio técnico

acerca de problemas de funcionamiento. Lo único que el usuario

debe hacer es llamar al centro de servicio técnico y la aspiradora

transmitirá en formato binario las piezas defectuosas que se deben

sustituir.

Ciclones

Rejilla

Cubo

El principio de

funcionamiento es la entrada

de aire viciado, la separación

a modo de centrifugadora en

los ciclones y la separación

de partículas según su masa

pequeña, mediana o grande

en la rejilla o en el cubo. Éste

sistema tiene la ventaja de no

contar con cartuchos de

bolsas y el principal

inconveniente es el elevado

precio y la pérdida de

estanquiedad a largo plazo.

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FOTO DEL PRODUCTO DESCRIPCIÓN TÉCNICA

Dyson introduce la DC06 con

un precio de 6.000$. Un 5% del

sistema es limpieza y un 95%

inteligencia. Incorpora más de

70 sensores y tres computadoras

independientes pudiendo

realizar un total de 16

decisiones por segundo.

Reconoce cuando la limpieza de

la habitación finalizó. Se han

fabricado un total de 1100

unidades en todo el mundo. Su

peso es de 9.2Kg. Hicieron falta

60.000 horas de investigación

para diseñar el modelo. Dyson

no facilita ningún otro dato

técnico.

Tabla 3: Características aspirador robótico Dyson

- Tecnología bolsa hidráulica (Karcher)

Karcher recurre a esta tecnología para sus modelos manuales de

limpieza. Merece la pena nombrar y entender los principios básicos

de funcionamiento. En la actualidad no hay ningún aspirador

robótico que la incorpore por algunos problemas que puede

presentar.

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FOTO DEL PRODUCTO DESCRIPCIÓN

TÉCNICA

Aspiradora Robot

Robocleaner 3000. Cuenta

con una autonomía de 60

minutos. El peso del

conjunto son 2Kg. El

depósito del acumulador de

suciedad es de 0.2L.Las

dimensiones son Ø

280x105 mm .La tensión de

servicio empleada es de

12V. Su precio ronda los

1500€. Limpia unos 15

metros cuadrados a la hora.

Cuenta con un programa

especial para el

reconocimiento de los flecos

El principio de funcionamiento es el

establecimiento de una diferencia

de presión utilizando un ventilador.

Las partículas y el aire procedentes

del exterior se introducen por el

canal de aspiración. El ventilador se

encuentra situado en la parte más

alta de la aspiradora de tal manera

que únicamente las partículas más

livianas son capaces de ascender

por el canal de ventilación siendo

las más gruesas atrapadas en el

recipiente de agua.

20

de alfombra para no quedar

enganchado con ellos. La

estación de mando cuenta

con un depósito de suciedad

de 2L que va llevando según

se recarga la unidad móvil.

El sistema de navegación se

basa en rayos infrarrojos.

Cuenta con una potencia de

aspiración de 18W.

La velocidad máxima es de

20cm por segundo.

Tabla 4: Aspirador robótico Robocleaner 3000

El mercado no reaccionó tan mal como se esperaba los últimos

5 años vendiéndose entre 2002 y 2003 un total de 570.000 unidades.

La proyección de futuro para éste mercado entre 2003 y 2007 son 4.1

millones de aspiradores vendidas con una valor total de más de 4

billones de dólares.

2 Motivación del proyecto

Trabajar con robots exige un conocimiento multidisciplinar. Si bien la

Electrónica y la Informática acaparan un buen porcentaje de las

materias que implica la Robótica, es muy conveniente y beneficioso

tener ideas y habilidades en Mecánica, Sensores, Comunicaciones,

Motores e Inteligencia Artificial. Esta combinación de disciplinas

constituye un excelente valor formativo para cualquier ingeniero.

El proyecto “Construcción de una aspiradora inteligente para la

limpieza automática de las casas” pretende introducir una

importante mejora en un producto muy innovador por si mismo.

21

Pocas son las familias que hoy disponen de una aspiradora

inteligente en sus domicilios, pero no debemos subestimar un

mercado que movió más de 4.1Billones de dólares en 2006 creciendo

a un ritmo del 9% desde 2001.

La aspiradora que se plantea construir no se encuentra aún en el

mercado, la idea de introducir un brazo telescópico en un robot

aspirador es innovadora y muy desafiante. Encajar el brazo

telescópico persigue, fundamentalmente, el aumento de superficie

disponible de aspiración ante los problemas de accesibilidad a ciertos

rincones de las aspiradoras robóticas tradicionales.

El entorno de funcionamiento del robot aspirador es uno de los más

difíciles para navegar; las sillas, escaleras y demás obstáculos,

configuran un entorno muy desetructurado y al mismo tiempo

interesante para estudiar.

La construcción del aspirador robótico que se plantea, parte de cero y

pretende abrir una nueva línea de proyectos en la Universidad

Pontificia de Comillas. Las posibilidades para futuros desarrollos son

enormes, pudiendo mejorar los resultados que se obtengan en este

proyecto hasta alcanzar un producto casi comercial.

3 Objetivos

El objetivo principal del proyecto es el diseño y construcción de una

aspiradora inteligente para la limpieza automática de las casas. Este

objetivo también contempla la introducción de un brazo telescópico

22

en dicho robot aspirador para la mejora de la superficie efectiva de

aspiración en los hogares.

Para la consecución del objetivo principal el proyecto se divide en

dos proyectos:

• Diseño electromecánico y electrónico del robot aspirador. • Programación y control del brazo telescópico.

El presente proyecto resuelve el diseño electromecánico y electrónico

del robot aspirador. Para ello se divide en dos sub-objetivos:

• Diseño e implantación de elementos electromecánicos:

-Diseño y construcción de la estructura exterior general del

robot aspirador.

-Diseño y construcción del brazo telescópico.

-Selección e implantación de motores, servomecanismos etc…

• Diseño e implantación de elementos electrónicos:

-Diseño y construcción de los distintos actuadores para los

motores del robot aspirador.

4 Metodología / Solución desarrollada

El proyecto fin de carrera “Construcción de una aspiradora

inteligente para la limpieza automática de las casas” se plantea

con una duración aproximada de nueve meses.

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La construcción del robot aspirador va acompañada de un

alto componente de ingeniería de diseño, fabricación de

estructura, implantación de distintos elementos y pruebas de

funcionamiento.

La metodología para la el alcance del objetivo principal se

basa en la consecución de cuatro fases para cada uno de los

módulos a incorporar en el robot aspirador. Estas fases son:

1. Diseño teórico del elemento y contraste con otras alternativas.

2. Fabricación o simulación mediante ordenador del diseño teórico anterior.

3. Prueba del elemento una vez integrado en el conjunto aspirador.

4. Contraste de los resultados con otras alternativas de diseño ya experimentadas.

Esta metodología es imprescindible ya que se trata del diseño

de un producto innovador del que no se conoce ninguna

referencia en el mercado.

La metodología y el calendario de comienzo y finalización de

cada tarea puede observarse en la tabla incluida al final de

este apartado. Básicamente consta de dos bloques:

• Diseño y construcción electromecánica y electrónica.

• Programación y dotación de inteligencia al robot aspirador.

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Hay que señalar que el objetivo del proyecto pudo alcanzarse

gracias a la división en dos subproyectos. Fue necesaria la

plena colaboración con el proyecto de programación del

robot aspirador ya que las decisiones influían de manera

directa en ambos proyectos.

La solución desarrollada es la incorporación de un brazo

telescópico, de 70 centímetros de longitud, transversal al

sentido de la marcha del robot aspirador, articulado con la

ayuda de una antena eléctrica de automóvil. También, se

introdujo una servo-válvula para poder seleccionar si la

aspiración se realiza por la base del robot o por el extremos

del brazo telescópico.

La potencia del robot aspirador prototipo construido es de

60W ofreciendo una autonomía aproximada de

funcionamiento de 20 minutos. El peso final del conjunto es

de 8.5 Kg. El control se realiza mediante una PDA y una

microcontroladora desarrollada por ICAI y denominada

TCS.

A continuación se presenta el calendario de actuación de

cada tarea:

5 Recursos / herramientas empleadas

La realización del proyecto incorpora un fuerte componente de diseño e

implantación mecánica. También integra el diseño de varios actuadores y

sensores de categoría eléctrica-electrónica.

El proyecto fue financiado prácticamente en su totalidad por la

Universidad Pontificia de Comillas. La mayoría de materiales son de

origen reciclado para reducir el impacto medioambiental de su

construcción.

La parte de diseño mecánico se resolvió con la utilización de una

herramienta software en tres dimensiones: “3D Studio Max R4”. Dicha

herramienta fue determinante para la simulación del movimiento del

brazo telescópico. En la Universidad Pontificia de Comillas no se

encuentra disponible la licencia de este paquete, se realizó en un

ordenador particular externo a la universidad

La construcción del robot aspirador incluye la utilización de toda clase de

herramientas y máquinas herramientas. Martillos, serretas, taladradoras,

sierras de pelo etc… fueron necesarias para el traslado a la realidad del

robot aspirador diseñado previamente.

El diseño electrónico se realizó con SPICE, una herramienta de simulación

electrónica. La gran parte de las placas se simularon antes de su

realización física. La realización de las placas conlleva la utilización de

soldadores de 25W eléctricos, multímetros de medida eléctrica y fuentes

reguladas de alimentación y de señal.

Memoria. Diseño mecánico del robot aspirador 27

Capítulo 2 DISEÑO MECÁNICO DEL ROBOT

ASPIRADOR

El diseño mecánico del robot aspirador es el aspecto más estudiado y más

desafiante del proyecto. La morfología del robot configura su

comportamiento y determina su eficacia, en gran medida, en la limpieza

del hogar. A continuación, se irán explicando detallada y sucesivamente

los procedimientos seguidos para el diseño y la implantación de cada unos

de los elementos mecánicos del robot aspirador prototipo. Los elementos

mecánicos distinguidos son el brazo telescópico, la unidad motora de

aspiración, servo-válvula gestión aspiración, carcasa exterior, motores de

tracción y barredores laterales.

1 Diseño e implantación del brazo telescópico

La incorporación de un brazo a la aspiradora fue una idea del director del

proyecto que surgió en el año 2005. El diseño actual del brazo se basa en el

diseño realizado en el año 2005-06 en el IIT

El brazo telescópico de la aspiradora robótica supone un componente de

innovación tecnológica que hasta ahora no había en el mercado. La

necesidad de mejorar la superficie efectiva de aspiración de los modelos

que hoy día se comercializan hizo surgir la idea de su utilización. Para su

diseño se debe responder a ciertas preguntas clave: ¿Debería ser articulado

o fijo? ¿Qué longitud total se precisa? ¿Qué materiales son los más

adecuados para su fabricación? ¿Qué posición debe ocupar en el robot

aspirador?


El proceso de diseño fue largo y tedioso ya que se recurrió a la

experimentación para el contraste de la calidad de las soluciones.

Transcurridos los experimentos se alcanzó la solución considerada más

adecuada. Se trata de un brazo telescópico con movimiento prismático,

plegable instantáneamente, articulado mediante una antena eléctrica de

automóvil y formado por tres segmentos de distinta sección, que se

introducen uno dentro del otro para quedar retraídos en una longitud

aproximada de 35cm. La longitud máxima alcanzada, con el despliegue de

sus tres segmentos, es de aproximadamente setenta centímetros. El

segmento tubular de menor diámetro porta la boca de aspiración del brazo

telescópico.

La figura inferior muestra la disposición inicial del brazo telescópico en

sentido longitudinal al desplazamiento natural del robot. La colocación

fue descartada debido a la gran complicación en la navegación del robot

para la limpieza de las zonas poco accesibles (bajos de sillas, sillones

etc…). En la figura inmediatamente posterior se aprecia la colocación final

seleccionada por la mejora de prestaciones obtenida. La colocación en éste

último caso es trasversal al sentido natural de la marcha.

Figura 10: Colocación inicial del brazo telescópico


Figura 11: Colocación final del brazo telescópico en robot aspirador teórico

En la versión de prototipo se utilizó una antena eléctrica solidaria

longitudinalmente al brazo para lograr el movimiento prismático de sus

articulaciones. Dicha antena fue obtenida de un desguace de automóviles.

Sus características principales son 12V de tensión nominal y 12W de

potencia nominal. Plenamente desplegada, alcanza una longitud de 2m lo

cual obliga a establecer medidas para limitar su extensión a la longitud del

brazo telescópico. La longitud del brazo telescópico fue limitada a 1 metro

por las características de los materiales utilizados para su construcción.

Fueron utilizados materiales plásticos de PVC, aunque cuentan con buena

rigidez y relativamente bajo peso, únicamente se comercializan en unos

diámetros y grosores determinados. Este hecho, hizo que la pérdida de

carga resultase apreciable por los pequeños huecos existentes entre las

uniones de los segmentos que configuran el brazo telescópico. Para la

versión final, se propone confeccionar un brazo de mayor calidad con

tubos de aleación en Duraluminox de gran resistencia, anodinados en tres

capas con calidad de aviación.


Figura 12: Detalle antena eléctrica de automóvil utilizada

El anclaje del brazo telescópico a la aspiradora robot se realiza bajo la base

y transversalmente al sentido natural de marcha de dicho robot. La

argumentación de la elección de la disposición del brazo se fundamenta en

la obtención de un barrido completo en dos dimensiones, mediante la

extensión del brazo telescópico en una dirección y el avance de la

aspiradora robótica en el otro. Es trascendental, que el brazo telescópico

una vez retraído no sobresalga de la vista en planta del aspirador.

Figura 13: Esquema movimiento general del robot

El tamaño de partícula máxima aspirada viene determinada por el

diámetro de la última sección (que empuña la boca de aspiración) que

resulta ser de 24mm en la versión prototipo.


Figura 14: Brazo telescópico prototipo Figura 15: Vista inferior colocación

brazo telescópico

El mantenimiento del brazo telescópico debe realizarse periódicamente ya

que se trata de un elemento dotado de articulaciones y expuesto

continuamente a la suciedad. Los segmentos se desmontan separando los

tubos con un movimiento brusco y seco. Mediante un bastoncito

impregnado con alcohol deben limpiarse cuidadosamente las juntas de

goma que garantizan la estanquiedad del conjunto. Antes de armar de

nuevo el conjunto, se pasa un fino bastón al que se le enrollará un pedazo

de tela o estopa impregnada con un aceite fino (los mismos bastones que

son utilizados para limpiar un arma - se puede fabricar con un bastón de

madera o comprarlo en una armería) por las uniones entre los segmentos.

Pasar un capa de spray tipo WD4 ó similar y empezar de la misma

operación de limpieza interna de los tubos. Limpiar bien los conos de

presión y la superficie de los tubos con el mismo aceite fino - No utilizar

gasolina o productos detergentes. Engrasar los empaques y el interior de

los tubos con grasa de silicona y remontar con un movimiento de la mano

dando un golpe seco en la punta de los tubos a fin de ensamblarlos uno

dentro del otro. Deslizar los tubos uno dentro del otro varias veces a fin de

engrasar sus paredes internas. Limpiar con un trapo seco el exceso de

grasa que pudiera encontrarse en la parte externa del brazo. Siempre se


aconseja, después de utilizarlo, pasar un trapo sobre el brazo antes de

plegarlo después de su mantenimiento.

Finalmente se muestra una fotografía esquematizada con el

emplazamiento final del brazo telescópico.

Figura 16: Esquema emplazamiento final del brazo telescópico

La figura 16 muestra los tres segmentos que configuran el brazo

telescópico, la antena eléctrica de automóvil solidaria al brazo para

conseguir su movimiento y la boca de aspiración.


2 Elección e implantación unidad motora aspiración

La unidad motora de aspiración es el elemento fundamental del robot

aspirador. La aspiradora es la encargada de provocar la diferencia de

presión necesaria para elevar la suciedad del suelo e introducirla en la

bolsa de aspiración.

En la actualidad los aspiradores normalmente llevan incorporados uno de

los siguientes motores para realizar la aspiración de partículas:

-Motores de aspiración directa:

Aquellos que se refrigeran con el mismo aire de aspiración. Estos motores

no son adecuados para la aspiración de líquidos. Es muy importante evitar

la saturación del filtro de aspiración, para facilitar la refrigeración del

motor. Los parámetros constructivos más importantes son el número de

turbinas, el voltaje, la potencia, el alto de turbina, el alto total y el sistema

de fijación al conjunto (presión o tornillo).

Figura 17: Fotografía motor aspiración directa


-Motores by-pass periféricos:

Tienen dos circuitos de aire. El aire que refrigera el motor eléctrico, por

medio de unas aspas situadas encima del motor, es independiente al de la

aspiración. El aire de aspiración es evacuado lateralmente, no debe

comunicarse con la parte eléctrica. Salida de aire periférica. Los

parámetros constructivos más importantes son el número de turbinas, el

voltaje, la potencia, el alto de turbina, el alto total y el sistema de fijación al

conjunto (presión o tornillo).

Figura 18: Fotografía motor by-pass periféricos

-Motores by-pass-tangenciales:

Tienen dos circuitos de aire. El aire que refrigera el motor eléctrico, por

medio de unas aspas situadas encima del motor, es independiente al de la

aspiración. El aire de aspiración es evacuado lateralmente, no debe

comunicarse con la parte eléctrica. Salida de aire tangencial. . Los

parámetros constructivos más importantes son el número de turbinas, el

voltaje, la potencia, el alto de turbina, el alto total y el sistema de fijación al

conjunto (presión o tornillo).


Figura 19: Fotografía del motor by-pass tangencial

Para más información recomendamos visitar http://www.servorecambios.com

Los motores by-pass periféricos y by-pass tangenciales no son muy

utilizados para aplicaciones normales. Su utilización se reduce a unidades

en el que el espacio para la colocación del aspirador es muy reducido, nos

es posible incorporar un equipo de gran potencia o se dispone de poca

ventilación para el motor.

Para esta aplicación, se utilizarán motores de corriente continua de

aspiración directa. La utilización de motores de corriente continua se debe

al tipo de energía utilizada la alimentación del robot. Las baterías

suministran una tensión continua y aunque hay dispositivos (inversores)

que podrían generar una tensión alterna, sus rendimientos no son

demasiado buenos, su tamaño sería de difícil incorporación y la disipación

de calor suele ser importante. Utilizando motores de corriente continua,

podemos utilizar directamente la energía de las baterías con una eficiencia

mayor que incorporando dispositivos de electrónica de potencia

(inversores).


Las aspiradoras inteligentes cuentan con una ventaja fundamental

respecto a las aspiradoras manuales, no necesitan elevar la suciedad a

grandes alturas ya que su diseño se concibe muy cercano al suelo. Esto se

traduce en un decremento substancial en la potencia de aspiración

necesaria ,debido a la desaparición de codos en el circuito de aspiración (el

emplazamiento de los canales es fijo, no como en el caso de las aspiradoras

manuales que se forman nudos y estricciones en las mangueras etc..) y a la

consecuente reducción del consumo de energía por partícula aspirada.

Figura 20: Esquema comparativo aspirador manual y robot aspirador

Aunque los sistemas de aspiración no han sufrido cambios substanciales

en los casi cien años que llevan en el mercado, sí han aparecido

alternativas a la ya tradicional aspiradora en seco eléctrica. Entre los

sistemas alternativos destaca el sistema Double Cyclone propuesto por

Dyson. El principio de funcionamiento ha sido descrito en el capítulo

primero apartado uno del presente proyecto explicando sus ventajas e

inconvenientes.


En la construcción del robot aspirador prototipo debía encontrarse un

motor de aspiradora convencional que operara mediante motor eléctrico

de corriente continua. La potencia fue la principal incógnita para elección

del motor aspirador. Se recurrió a la experimentación con algunos

modelos para selección del más apropiado. Entre los modelos probados se

encuentran la Moulinex CEN-1.41 Pronto y la Balai Sweeper Ns130.

Moulinex CEN-1.41 Pronto CARACTERÍSTICAS

Potencia de aspiración: 60W

Tipo aspirador : portátil manual

Capacidad depósito:0.5 L

Precio de venta: 74.5€

Tipo baterías: plomo-ácido

Potencia variable: NO

Nivel de ruido: 73dB

Tabla 5: Apirador Moulinex

Balai Sweeper Ns130. CARACTERÍSTICAS

Potencia de aspiración: 25W

Tipo aspirador : portátil manual

Capacidad depósito:0.3 L

Precio de venta: 42€

Tipo baterías: recargables AA, LR06

Potencia variable: NO

Nivel ruido: No disponible

Tabla 6: Aspirador Balai


Los dos modelos representados en las figuras anteriores simbolizan a dos

familias diferentes de aspiradores portátiles. La aspiradora Moulinex es de

diseño anterior a la Balai. Moulinex apuesta en el modelo por la colocación

de la bolsa de aspiración en la parte más cercana a la empuñadura del

usuario lo que, en parte, justifica la diferencia de potencia con el motor de

Balai. El otro modelo analizado (Balai) es de potencia claramente inferior,

pero lleva la bolsa de aspiración incluida en el conjunto base de

aspiración. Incluir en la base la bolsa de aspiración tiene como

consecuencias la reducción de potencia necesaria de aspiración, la

complicación del diseño de la bolsa de aspiración para optimizar su

capacidad y la reducción del consumo de potencia.

Balai Sweeper Ns130 basa no basa su eficacia en su unidad aspiradora. Un

complicado e ingenioso sistema de rodillos y cepillos arrastra

mecánicamente la suciedad hacia el recipiente. Últimamente, muchas

aspiradoras inteligentes incorporan el sistema de rodillos y cepillos por ser

más eficiente en relación potencia necesaria y limpieza de partículas. El

inconveniente principal de agregar al robot el sistema, es el aumento de

complejidad en el diseño general para su incorporación en la estructura

base.

Finalmente, se optó por incorporar el motor aspirador de la Moulinex

CEN-1.41 Pronto. Su relativa alta potencia de aspiración compensaba las

pérdidas en la servo-válvula de gestión de aspiración y con sus baterías la

autonomía superaba los veinte minutos.

El siguiente cuadro compara las potencias utilizadas en varios aspiradores

presentes hoy en el mercado.


MODELO POTENCIA ASPIRACIÓN

UBOT

60W

VS Electronics

30W

Robot Robocleaner

18W

ROOMBA

25W

Tabla 7: Comparativa potencias robots aspiradores

El prototipo aspirador se situaría al nivel de UBOT que también considera

necesario para su diseño la incorporación de un motor de 60W.

La implantación del motor aspirador dentro del robot puede apreciarse en

la figura siguiente:


Figura 21: Implantación del motor aspirador en la versión prototipo.

La sujeción se realizó mediante tornillos y tres puntos de anclaje. Es

importante prestar especial cuidado al acoplamiento entre el motor

aspirador y la bolsa de aspiración para reducir al máximo las pérdidas de

succión.


3 Diseño servo-válvula de gestión aspiración

La introducción del brazo telescópico supone la apertura de nuevas

posibilidades para los métodos de aspiración de las aspiradoras robóticas.

En un principio, se pensó realizar la aspiración únicamente por el extremo

del último segmento del brazo pero apareció la inquietud de gestionar dos

comportamientos de aspiración atendiendo a las necesidades de cada

momento. Así, comenzó el diseño de un elemento mecánico que en

contacto con la unidad de control pudiese seleccionar indistintamente una

aspiración por la base del robot o por el brazo telescópico. Una válvula

parecía ser la mejor opción pero: ¿Qué tipo de válvula utilizar?

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se

puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases

mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial

uno o más orificios o conductos.

Las válvulas, son unos de los instrumentos de control más esenciales en la

industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y

cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie

de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o

tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o

más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació

hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas

hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado

absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. En

nuestra aplicación es necesario un sellado absoluto.


La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también

significa para nosotros la cantidad total de fluido (el aire también es un

fluido) que ha pasado por una sección de terminada de un conducto.

Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que

circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo.

La válvula automática de control generalmente constituye el último

elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se

comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con

la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.

Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la

parte motriz o actuador y el cuerpo.

• Actuador: el actuador también llamado accionador o motor, puede

ser neumático, eléctrico o hidráulico, pero los más utilizados son los

dos primeros, por ser las más sencillas y de rápida actuaciones. En

robótica se utilizan fundamentalmente los actuadotes eléctricos.

Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria

son accionadas neumáticamente. Los actuadores neumáticos

constan básicamente de un diafragma, un vástago y un resorte.

• Cuerpo de la válvula: este esta provisto de un obturador o tapón,

los asientos del mismo y una serie de accesorios. La unión entre la

válvula y la tubería puede hacerse por medio de bridas soldadas o

roscadas directamente a la misma. El tapón es el encargado de

controlar la cantidad de fluido que pasa a través de la válvula y

puede accionar en la dirección de su propio eje mediante un

movimiento angular. Esta unido por medio de un vástago al

actuador.


Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal;

por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han

creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme

se han desarrollado nuevos materiales. Todos los tipos de válvulas recaen

en nueve categorías: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas

de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma,

válvulas de macho.

A continuación, se explicarán brevemente dichos tipos de válvulas. Seria

imposible mencionar todas las características de cada tipo de válvula que

se fabrica y no se ha intentado hacerlo. Más bien se presenta una

descripción general de cada tipo en un formato general, se dan

recomendaciones para su utilización, aplicaciones, ventajas, desventajas y

otras informaciones útiles para su selección.

Nombre Aplicación Ventaja Inconveniente Fotografía

Válvula de

compuerta

Aceites,

petróleo,

gas, aire,

pasta

semilíquida

Alta capacidad,

cierre

hermético, bajo

coste, sencillo

funcionamiento,

poca resistencia

a circulación

Control deficiente

circulación,

mucha fuerza

para accionar,

cubierta o cerrada

por completo, uso

poco frecuente

Válvula de

macho

Servicio

general,

pastas

semilíquida

s, líquidos,

vapores,

gases,

corrosivos

Alta capacidad.

Bajo coste.

Cierre

hermético.

Funcionamiento

rápido

Requiere alta

torsión (par) para

accionarla.

Desgaste del

asiento.


Válvula de

globo

Servicio

general,

líquidos,

vapores,

gases,

corrosivos,

pastas

semilíquida

Control preciso

de la

circulación.

Disponible con

orificios

múltiples

Larga vida

Gran caída de

presión.

Costo relativo

elevado

Válvula de

bola

Servicio

general,

altas

temperatur

as, pasta

semilíquida

Bajo costo. Alta

capacidad.

Corte

bidireccional

Circulación en

línea recta.

Pocas fugas. Se

limpia por si

sola. Poco

mantenimiento

Alta torsión para

accionarla.

Susceptible al

desgaste de sellos

o empaquetadura

Válvula de

mariposa

Servicio

general,

líquidos,

gases,

pastas

semilíquida

s, líquidos

con sólidos

en

suspensión.

Ligera de peso,

compacta, bajo

costo.Requiere

poco .No tiene

bolas o

cavidades.Alta

capacidad.Circu

lación en línea

recta.Se limpia

por si sola.

Alta torsión (par)

para accionarla.

Capacidad

limitada para

caída de presión.


Válvula de

diafragma

Fluidos

corrosivos,

materiales

pegajosos o

viscosos,

pastas

semilíquida

s fibrosas,

lodos,

alimentos,

productos

farmacéutic

os

Bajo costo. No

tienen

empaquetadura

s. No hay

posibilidad de

fugas por el

vástago. Inmune

a los problemas

de obstrucción,

corrosión o

formación de

gomas en los

productos que

circulan.

Diafragma

susceptible de

desgaste. Elevada

torsión al cerrar

con la tubería

llena

Válvula de

apriete

Pastas

semilíquida

s, lodos y

pastas de

minas,

líquidos con

sólidos en

suspensión,.

Bajo costo. Poco

mantenimiento.

No hay

obstrucciones o

bolsas internas

que la

obstruyan.

Diseño sencillo.

Aplicación

limitada para

vacío.

Difícil de

determinar el

tamaño

Tabla 8: Características de válvulas

La versión prototipo de lo que se llamó “servo-válvula de gestión de

aspiración” tuvo que adaptarse a lo que existía actualmente en el mercado

a precios asequibles. Los elementos necesarios para la construcción de la

pieza son frecuentes en el sector de jardinería y fontanería. Finalmente, fue

necesaria la combinación de dos piezas para la construcción del prototipo

del componente. El aspecto final de la válvula puede apreciarse en la

figura inferior. Los materiales son fundamentalmente plásticos derivados


del PVC muy utilizados en fontanería. También se acopló una reductora

para facilitar la labor del servomotor reduciendo el par necesario de éste.

Figura 22: Fotografía aspecto final válvula prototipo

La clave en el diseño de una válvula eficiente es la canalización del flujo

de aspiración, procedente de la unidad aspiradora principal, hacia ambas

salidas con la mínima pérdida de carga (los codos y ángulos rectos deben

evitarse en la medida de lo posible). Las servo-válvulas son accionadores

de tipo neumático o hidráulico que conectan dos o más vías por las que

circula un fluido. La diferencia con las válvulas es que éstas son de tipo

todo o nada, mientras que las servo-válvulas tienen la posibilidad de

controlar la presión o el caudal. Como se explicó anteriormente, es

necesario el preciso control de la bola interior de la válvula para canalizar

correctamente la aspiración.

El diseño óptimo canalizaría la aspiración con un ángulo entre los tubos

de 120º. El servomotor iría integrado en la válvula para ahorrar espacio en

el robot aspirador. Es preferible que el diámetro de las bocas de la válvula


sea menor que el diámetro del tubo de conexión entre aspiradora-válvula,

base aspiración-válvula y brazo telescópico- válvula. De esta manera, se

reducen las pérdidas de carga debido a los escalones producidos por las

diferentes medidas de diámetros.

La colocación de la servo-válvula de gestión de aspiración en la aspiradora

robótica puede observarse en la fotografía inferior. Su emplazamiento

depende fuertemente de la disposición de los elementos involucrados

(aspirador, brazo telescópico y boca base) y de la minimización de codos y

retorcimientos en los tubos de conexión.

Los programas de modelado por ordenador permiten dar una imagen del

modelo óptimo de dicha servo-válvula. Las dos figuras inferiores son

producto de la utilización de dichos programas.

Para finalizar, en la figura inferior puede observarse el aspecto final de la

servo-válvula en el robot aspirador prototipo.

Figura 23: Diseño teórico válvula Figura 24: Funcionamiento teórico de la servo-

válvula


Figura 25: Vista inferior robot conexión servo-

válvula

Figura 26: Vista en planta de robot

colocación servo-válvula


4 Diseño carcasa exterior

La carcasa exterior, aunque elemento no imprescindible para el

funcionamiento general, determina en gran medida la capacidad de acceso

a rincones específicos y el movimiento del conjunto robot aspirador. No se

trata únicamente de incorporar una carcasa con el fin de mejorar la

estética general de producto, también cumple una importante labor

estructural para la colocación de sensores y las posibilidades de

navegación por la vivienda.

La primera impresión es muy importante a la hora de adquirir un robot

aspirador o un aspirador tradicional. Como revela un estudio realizado en

Estados Unidos en una cadena de supermercados de gran superficie, el

aspecto exterior y el tamaño son elementos clave para el cliente.

El siguiente gráfico muestra las preferencias del mercado en distintos

atributos propios del mercado de los aspiradores:

Aspectos preferidos en la elección de un nuevo aspirador

Manejable10%

Peso15%

Forma10%

Color10%Marca

13%

Precio42%

ManejablePesoFormaColorMarcaPrecio

Gráfico 1: Preferencias del mercado


El óptimo en el diseño de la carcasa exterior de un robot aspirador es la

conjugación de un bajo peso y buena resistencia, baja altura, atractivo

diseño a bajo coste y una morfología adecuada para la labor que se quiere

desempeñar. A continuación se justificarán cada una de las características:

• Bajo peso y buena resistencia

La carcasa exterior no debe suponer una carga importante para el

robot aspirador. Se trata de conseguir un resultado lo más ligero

posible con la máxima resistencia.

En los últimos 10 años se ha desarrollado un amplio abanico de

materiales que mejoran las prestaciones en cuanto a peso, precio y

resistencia de los existentes anteriormente. Entre los nuevos materiales

se encuentran:

Fibra de vidrio: (del inglés Fiber Glass) es un material fibroso obtenido al

hacer fluir vidrio fundido a través de una pieza de agujeros muy finos

(espinrete) y al solidificarse tiene suficiente flexibilidad para ser usado

como fibra.

Sus principales propiedades son el buen aislamiento térmico, inerte ante

ácidos, soporta altas temperaturas. Estas propiedades y el bajo precio de

sus materias primas, le han dado popularidad en muchas aplicaciones

industriales. Las características del material permiten que la Fibra de

Vidrio sea moldeable con mínimos recursos, la habilidad artesana suele

ser suficiente para la autoconstrucción de piezas de bricolaje tales como

kayak, cascos de veleros, terminaciones de tablas de surf o esculturas, etc.

Debe ser considerado que los químicos con que se trabaja su moldeo

dañan la salud, pudiendo producir cáncer.


Plásticos: Los plásticos son sustancias que contienen como ingrediente

esencial una sustancia orgánica de masa molecular llamada polímero. En

su significación más general, el término plástico, se aplica a las sustancias

de distintas estructuras y naturalezas que carecen de un punto fijo de

ebullición y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de

elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a

diferentes formas y aplicaciones. Los plásticos proporcionan el balance

necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por

ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación

ambiental (aunque algunos tipos tarden 500 años en degradarse) y

biológica. Son baratos, tienen una baja densidad, son impermeables,

aislantes eléctricos y térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas

elevadas. Su quema es muy contaminante. Son resistentes a la corrosión y

a estar a la intemperie.

Grafito: o fibra de carbono es un material compuesto no metálico de tipo

polimérico. Está formado por una matriz parte del material llamada fase

dispersante que da forma a la pieza, también llamada resina que contiene

un refuerzo o fase dispersa a base de fibras, en este caso de carbono -cuya

materia prima es el polietilnitrilio-. Es un material muy caro, de

propiedades mecánicas elevadas y ligero. Al igual que la fibra de vidrio, es

un caso común de metonímia, en el cual se le da al todo el nombre de una

parte, en este caso el nombre de las fibras que lo refuerzan. Las

propiedades principales de este material compuesto son su elevada

resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado, baja

densidad, en comparación con otros elementos como por ejemplo el acero,

elevado precio de producción, resistencia a agentes externos, gran

capacidad de aislamiento, resistencia a las variaciones de temperatura,

conservando su forma, sólo si se utiliza matriz termoestable y buenas

propiedades ignífugas.


El siguiente cuadro muestra una tabla con los pesos de algunos modelos

de aspiradores inteligentes presentes en el mercado.

MODELO PESO

ROOMBA 2.9 Kg

uBOT 8.12 Kg

Infinuvo CleanMate 3.2Kg

Tabla 8: Comparativa pesos aspiradores robóticos

Un indicador de la calidad del producto es el peso del robot que da el

fabricante.

Al tratarse de un producto muy orientado a la economía de costes, suele

seleccionarse el plástico como material de confección de la carcasa

exterior. El plástico ofrece grandes ventajas para la producción a grandes

escalas ya que la técnica de inyección únicamente precisa de un molde

patrón Los modelos más avanzados tecnológicamente y de precio más

elevado, sí incorporan otros materiales como la fibra de vidrio.

Para el prototipo de aspirador robotizado realizado en el proyecto se

utilizó plástico como material de confección de la carcasa exterior aunque

fue necesario adaptar en gran medida la forma del conjunto a las formas

disponibles en el mercado.

• Baja altura


La altura del robot aspirador es una de las características más importantes

en el diseño de la carcasa del robot aspirador. Un buen diseño debe

mezclar un relieve mecánico minimizado para lograr ventajas en cuanto a

la navegación se refiere. Bajas alturas del conjunto se traducen en acceso a

nuevos rincones del hogar y consecuentemente mejora de la superficie

disponible para aspirar. Conseguir una baja altura, significa estar

tecnológicamente avanzado debido a que el diseño de la bolsa de

aspiración, motores de tracción y el propio motor aspirador se complica.

El siguiente cuadro muestra un resumen de la altura de diversas

aspiradoras inteligentes presentes hoy en el mercado.

MODELO ALTURA

ROOMBA 7.03 cm

uBOT 18 cm

Infinuvo CleanMate 9.4 cm

Tabla 9: Comparativa altura aspiradores robóticos

En el caso de la altura, también es un importante indicador de calidad y

tecnología. Ubot, de 18cm de altura, no cuenta, en general, con gran

calidad en sus componentes ni puede presumir de liderazgo en el

mercado.

El modelo prototipo tiene una altura de 27 cm, que es una altura muy

parecida a la del fabricante uBOT que cuenta con un producto comercial.

• Atractivo diseño a bajo coste y adecuada morfología


La cubierta del robot aspirador no es aconsejable que supere el 6 % del

coste de materiales. Los clientes y la sociedad en general tienen inercia al

cambio de gusto por cambios en la moda etc… Es muy interesante realizar

un diseño que permita el cambio de carcasas fácil y rápidamente. Este

hecho mejorará el tiempo de reparación en caso de producirse daños y

añadirá un toque de personalización en el producto.

A continuación, pueden observarse algunos de los diseños presentes hoy

en el mercado.

Robot Vacuum Cleaner Robot Vacuum Cleaner II Auto Vacuu m Cleaner

Robot Cleaner Dyson DC1 Smart Multifunction

Tabla 10: Comparativa diseños carcasa exterior robots aspiradores


Existe un claro dominio de los diseños circulares debido a su simplicidad

en la algoritmia de programación del robot aspirador y a los buenos

resultados que con relativamente “ poca inteligencia ” se consiguen.

Los productos más innovadores y menos asequibles, por su alto precio de

venta al público, cuentan con una morfología algo más estudiada para

mejorar la eficiencia en lo que respecta al comportamiento de aspiración

general.

Es muy común la introducción del voluminoso sensor de contacto frontal

en la mayoría de las unidades. El 99% de los modelos no cuentan con

abrazaderas para facilitar la acción humana de desplazamiento. La

simetría en el aspecto es denominador común en todos los fabricantes.

La morfología circular que la mayoría de los aspiradores adopta, queda

muy justificada por la ventaja que ofrece para hacer frente a los obstáculos

que, normalmente, aparecen en los hogares (generalmente nos

enfrentamos a los ángulos rectos presentes en esquinas o patas de silla,

con una estructura circular podemos evitar quedar atascados), por la

necesidad de situar los distintos componentes (motores, cepillos, bolsa

aspiradora) en un mismo plano (para lograr mantener una altura lo más

baja posible).

Finalmente presentamos una imagen del diseño futuro del robot aspirador

y del aspecto del prototipo realizado en el proyecto.


Figura 27: Diseño carcasa teórica Figura 28: Diseño carcasa prototipo

La apertura superior practicada en la carcasa del prototipo cumple la

función de alojar la PDA de control. Se realizó una compuerta en dicho

hueco para proteger de suciedad y golpes a la PDA. También, fue

necesaria la incorporación del sensor de contacto que aparece en la figura

del prototipo de color gris plata. Un esquema general con otras vistas de

las partes principales de la carcasa exterior prototipo puede observarse en

las figuras siguientes:

Figura 29: Vista en planta carcasa teórica Figura 30: Vista de perfil carcasa teórica


Como puede observarse en la vista en planta de la figura 29 el sensor de

luminosidad para el encendido automático de luces se sitúa en la parte

más alta de la carcasa. La carcasa incluye 10 diodos LED que cumplen la

función de señalizar la posición del robot en la oscuridad.

Se realizó una ventana de refrigeración con el fin de poder observar la

electrónica desde el exterior (únicamente interesante en la versión

prototipo). La función de refrigeración la cumple por establecer el contacto

entre la temperatura interior y exterior del robot aspirador prototipo.


5 Elección motores tracción

La elección de los motores que dotarán de movimiento al robot aspirador

supone la determinación de los parámetros básicos de su funcionamiento.

Aspectos como la velocidad, la potencia, el peso y la forma movimiento,

quedan configurados con el diseño de este elemento.

El primer paso para la elección de los motores de tracción comienza por

determinar el tipo de movimiento que se quiere dar al robot. Existen

varias soluciones, pero la más utilizada en robots aspiradores es el sistema

de dirección diferencial o “differential drive” en inglés. Este sistema puede

concebirse como una única rueda loca pasiva y dos ruedas motrices de

tracción independiente. En robótica es muy utilizado debido a su sencillez,

aunque cuente con el inconveniente de la falta de estabilidad al

desplazarse hacia los extremos el centro de gravedad del robot en

cuestión. Se adoptó el sistema de dirección diferencial para el movimiento

del robot aspirador, serían necesarios dos motores de corriente continua

de imanes permanentes con reductora incorporada. Los motores de

corriente continua (DC) suelen controlar el giro de las ruedas de los robots

móviles y algunos incluyen un grupo reductor que proporciona un buen

par de fuerza y una gran estabilidad en la velocidad de giro. Son motores

de baja inercia en los instantes de arranque y parada. Suelen admitir un

amplio rango de alimentación en DC y tienen un peso y tamaño

reducidos.

Este tipo de motores proporcionan un par proporcional al voltaje de

entrada, lo que significa que tienen una regulación precisa. Sin embargo

no disponen de recursos para saber el ángulo girado y tiene que trabajar


en lazo cerrado con sensores para controlar el ángulo girado. La siguiente

figura muestra un esquema de la cinemática del sistema de dirección

diferencial:

Figura 31: Esquema cinemática de dirección diferencial

Las ecuaciones que rigen el movimiento de este tipo de sistema son:

)21(2

ωω +⋅= RV

)21( ωω −⋅=ΩD

R

El radio de curvatura viene determinado por ΩV

Siendo:

Ω : Velocidad angular del móvil

V: Velocidad lineal del móvil


21 ωω y : Velocidades angulares de las ruedas

R: Radio de curvatura

D: La longitud del eje

Determinados el número de motores, debe seleccionarse la potencia que

han de desarrollar. El primer paso fue cuantificar el peso del robot, que

sería de aproximadamente 9 Kg.

El coeficiente estático de rozamiento fue determinado experimentalmente

como se muestra en la figura inferior:

Figura 32: Esquema de fuerzas sobre robot aspirador

Como vemos en la figura superior, las fuerzas que actúan sobre el robot

aspirador son, el peso mg, la reacción del plano inclinado N, y la fuerza de

rozamiento, opuesta al movimiento.


Como hay equilibrio en sentido perpendicular al plano inclinado, la fuerza

normal N es igual a la componente perpendicular al plano inclinado del

peso.

N=mg cosθ

Si el bloque se mueve con velocidad constante (aceleración cero) la

componente del peso a lo largo del plano inclinado es igual a la fuerza de

rozamiento.

mg senθ =Fr

Como el bloque se está moviendo la fuerza de rozamiento es igual al

producto del coeficiente de rozamiento cinético por la fuerza normal.

Fr=µ kN

Con estas ecuaciones, obtenemos que la medida del coeficiente de

rozamiento por deslizamiento que viene dado por la tangente del ángulo

que forma el plano inclinado con la horizontal. A este ángulo, para el cual

el movimiento del bloque es uniforme, se le suele denominar ángulo

crítico.

µ k= tanθ

Queda entonces demostrado que elevando el robot aspirador hasta el

ángulo de deslizamiento, podemos calcular el coeficiente de rozamiento

estático entre las ruedas y el plano inclinado. Para el experimento se

utilizó una plancha de madera barnizada y el ángulo a partir del cual se

producía el deslizamiento fue de 42º.

La velocidad del robot aspirador debía elegirse con cuidado de no ser

demasiado exigente teniendo en cuenta el peso del robot prototipo.


Realizando un estudio de la competencia se elaboró un cuadro resumen

con las velocidades de algunos de los robots aspiradores presentes en el

mercado. El cuadro siguiente muestra dicho resumen:

Modelo de Robot Velocidad en centíemtros/segundo

uBOT 20

Vs Electronics 20

RoboCleaner 3000 20

Roomba SE 20

Tabla 11: Comparativa de velocidades robots aspiradores

Como se aprecia en el cuadro superior, todas las aspiradoras analizadas

cuentan con una velocidad de desplazamiento en llano de 20 cm/s. La

versión prototipo del robot únicamente se desplaza a 10 cm/s. Aunque

pudiese parecer que el prototipo se encuentra el último de la cola, en lo

que a velocidad se refiere, debe señalarse que la responsabilidad de la baja

velocidad recae fundamentalmente en la utilización de baterías de plomo

ácido. Estas baterías cuentan con una densidad de potencia por unidad de

peso muy inferior a las utilizadas en los robots aspiradores comerciales

que suelen ser del tipo Ni-MH o Ni-Cd.

Conocido el coeficiente de rozamiento, el peso del robot y la velocidad de

desplazamiento, se pude calcular la potencia necesaria de los motores

como:

Ns

mKggmF kapp 46.7981.999.0

2=⋅⋅=⋅⋅= µ


WWs

mNvFP appteóricam 8946.71.046.79)( ≈=⋅=⋅=

WWP realmotores 3284)( =⋅=

El factor de 4x está recomendado en el capítulo de selección de motores

del “Seminario de Diseño y Construcción de Microrrobots 2001” del

profesor D.Jesús Ureña Ureña de la Universidad de Alcalá de Henares.

Mediante los cálculos, se conoce la potencia necesaria de los motores para

mover el robot en llano (unos 32W). Se buscaron varios modelos de

motores de corriente continua y se dio con uno que daba 19.2W trabajando

a una tensión nominal de 24V. Este motor fue la elección final debido a la

potencia que suministraban, considerando que el robot aspirador tuviese

que subir pendientes de hasta 15º.

Los cálculos serían los siguientes:

NsengmgmF kapp 6.99cos =⋅⋅+⋅⋅⋅= θθµ

WWs

mNvFP appteóricam 1096.91.06.99)( ≈=⋅=⋅=

WWP realmotores 84.3996.94)( =⋅=

Los motores que se seleccionaron para el movimiento en llano podrían dar

unos 19.2x2=38.4W que es prácticamente la potencia requerida en el caso

de pendientes de hasta 15º.

Una ventaja de trabajar con tensiones más altas es la disminución de la

corriente necesaria para dar la misma potencia. Así, si se hubiesen


seleccionado un modelo de motores que trabajase a doce voltios de tensión

nominal serían necesarios 1.6 amperios de corriente nominal para

conseguir la misma potencia. Superar la barrera del amperio en el

funcionamiento de los motores de tracción, supone la utilización de un

driver para los motores de más capacidad y la introducción de un

disipador en el circuito actuador de dichos motores. También, hay otras

consecuencias como son la reducción de la sección del cableado y el

empleo de dos baterías de doce voltios en serie ya que no existen de

veinticuatro voltios en el mercado.

Por último, queda justificar la colocación de los motores en el robot

aspirador. Los motores se colocaron delante del brazo telescópico (el brazo

telescópico pesa unos 400 gramos) para evitar el cabeceo del conjunto.

Situando el brazo telescópico en la mitad de la planta del robot, el centro

de masa del conjunto con mucha probabilidad se posicionaría en el centro

del robot. Este hecho, asegura estabilidad frente a cabeceos ya que los

motores barredores fueron instalados en el borde exterior del robot.

Por último se muestra una figura con la colocación de los motores en el

robot aspirador prototipo.

Figura 33: Colocación de motores de tracción en robot aspirador


6 Diseño e implantación barredores laterales (Sweepers)

La idea de incorporación de los barredores laterales se encuentra inspirada

en las barredoras para la limpieza viaria. Su principal finalidad es la de

concentrar las partículas de suciedad en la parte central del robot, para

facilitar la absorción de dichas partículas por la boca base del robot

aspirador. Los barredores también cumplen otra función importante en la

limpieza y es la desincrustación de la suciedad más adherida al suelo.

En el mercado, gran parte de los modelos de robots aspiradores incluyen

una serie de cepillos. Los sistemas de barrido que utiliza cada fabricante se

encuentran frecuentemente patentados. La eficacia en la limpieza de

partículas depende en un ochenta por cien del sistema de cepillos y en un

veinte por cien del sistema aspirador, hasta el límite de que algunos

fabricantes como Balai han eliminado la aspiración por completo en

alguno de sus modelos.

El sistema seleccionado para desempeñar la canalización y el barrido en el

robot aspirador prototipo, consiste en un conjunto de dos discos giratorios

paralelos al suelo accionados por dos motores independientes. Los discos

giran en sentido contrario uno del otro como se muestra en la figura

inferior.


Figura 34: Esquema funcionamiento mecánico de barredores laterales

La velocidad angular de giro de los cepillos no debe ser necesariamente

elevada. Una alta velocidad de giro proyectaría la suciedad hacia el

exterior o la haría rebotar contra las cerdas del otro cepillo. Para la versión

prototipo, se utilizaron dos motores de doce voltios de corriente continua

que giran a ciento veinte revoluciones por minuto ( dos vueltas cada

segundo). Los motores deben ser de par elevado, porque no olvidemos

que al pasar por alfombras y superficies poco deslizantes el rozamiento es

mayor entre el suelo y cepillo.

A continuación se comentarán algunos de los más avanzados sistemas de

cepillos que han incorporado algunos de los fabricantes a sus robots

aspiradores. El primer modelo a comentar será la tan comentada

ROOMBA SE de iRobot. La figura siguiente muestra el sistema de cepillos

del modelo europeo que consta de tres fases:


Figura 35: Sistema cepillos utilizado por iRobot en ROOMBA

De la figura superior merece la pena comentar el complicado y al mismo

tiempo ingenioso sistema de cepillos que utiliza el aspirador. Puede

observarse como el conjunto de cepillos va elevando poco a poco y por

etapas las partículas más grandes para lograr disminuir la potencia

necesaria de aspiración por la diferencia de alturas. El diseño utilizado por

iRobot es eficaz, pero cuenta con el inconveniente de quedar atascado con

los flecos de las alfombras y es de difícil limpieza y mantenimiento.

El modelo Trilobite de Electrolux apuesta por otro sistema de cepillos más

sencillo. Un único rodillo y una aspiradora son los encargados de

conseguir la limpieza de la suciedad. La figura siguiente muestra un

aspecto general del sistema:


Figura 36: Sistema cepillos utilizado por Electrolux en Trilobite

La ventaja del sistema de Electrolux sobre el de iRobot es la simplicidad y

rapidez del mantenimiento y el abaratamiento de los repuestos por

constar de un único cepillo.

Otro apartado importante es la elección del tipo de cerdas que incorporará

el elemento giratorio. En el mercado hay disponibles varios tipos de

cerdas entre las que destacan las de cepillo, las de aro y las de rodillo. El

siguiente cuadro muestra una clasificación de los tipos de cepillos

utilizados en robots aspiradores con sus ventajas e inconvenientes:


Tipo cepillo y fotografía Ventajas Inconvenientes

Cepillo Scarab tipo cepillo

Permite no tener

que acercar el

anillo giratorio

al suelo. Bueno

con alfombras.

Fácil

mantenimiento.

Eficaz con

partículas de

tamaño medio y

grande.

Eleva la altura del

conjunto robot

aspirador. Poco

eficaz con

partículas

pequeñas. Precio

más elevado que

el cepillo aro

sencillo. Cerdas

no reemplazables,

es necesaria la

sustitución del

cepillo completo.

Cepillo Tennant tipo aro

Muy eficaz con

partículas de

pequeño

tamaño.

Permite reducir

la altura del

robot aspirador.

Mantenimiento

muy sencillo.

Peso mayor que

el cepillo tipo

Scarab anterior.

Cerdas no

reemplazables, es

necesaria la

sustitución del

cepillo completo.

Mal

comportamiento

con alfombras

por alto

rozamiento.

Mucha potencia

necesaria.


Cepillo Hako tipo aro

Muy eficaz con

partículas de

gran tamaño.

Permite

reducir altura

del robot.

Mantenimiento

no necesario.

Más barato

que cepillo

tipo Tennant

Peso ligero.

Cerdas no

reemplazables.

Nula eficiencia

con partículas

pequeñas.

Buen

comportamiento

ante navegación

sobre alfombras

del robot.

Tabla 12: Comparativa características de cepillos barredores

El diseño de cepillo que se propone en el prototipo, consiste en un cepillo

mixto entre el tipo Scarab y el tipo Tennant. Las cerdas del diseño del

prototipo son del tipo cepillo pero la estructura soporte se asemeja más al

tipo Tennant. Además, se introduce la idea de cerdas repuesto sin

necesidad de adquirir una estructura de sujeción nueva. Para lograr este

comportamiento, se recurre al velcro. El sistema velcro fue inventado en el

año 1941 por George de Mestral. Se trata de un ingenioso sistema que ha

tenido múltiples usos, en aparatos domésticos, en fábricas y oficinas y en

cualquier producto que deba ser unido en dos partes. Consiste en un

sistema de apertura y cierre rápido, que cuenta en un lado con unos

ganchos más o menos deformables que se agarran a una tira de fibras

enmarañadas.

Para más información sobre cepillos visitar : http://www.isidrotorras.net,

última visita Febrero 2007.


Para finalizar con el apartado de diseño e implantación de barredores

laterales se muestra en la figura inferior el aspecto final de acabado. No se

incorporaron las cerdas con el velcro para no complicar demasiado la

figura. Pueden apreciarse los elementos barredores secundarios que tienen

como misión arrastrar las partículas más externas a los discos giratorios.

Figura 37: Colocación final de los barredores laterales

Memoria. Diseño electrónico del robot aspirador 72

Capítulo 3 DISEÑO ELECTRÓNICO DEL ROBOT

ASPIRADOR

El diseño electrónico comprende aquellos circuitos que incorpora el robot

aspirador para la correcta activación de los distintos elementos y funciones

del robot aspirador.

1 Diseño del actuador motor aspirador

El actuador del motor aspirador tiene como misión la traducción de la

débil señal generada por el microprocesador del robot, en el encendido o

apagado de un elemento de gran potencia como es el motor de la

aspiradora.

Estudiando el data sheet del microprocesador utilizado para el control de

todos los elementos del robot aspirador, puede encontrarse el valor de

máxima corriente y tensión de salida por las patillas del mismo. Estos

valores son de unos 25mA para la corriente total por puerto y 5V para la

tensión. La máxima potencia de salida es pues 5Vx 25mA= 0.125W. Si

Figura 38: Tarjeta actuadora motor aspirador


comparamos este último dato con la potencia del aspirador, que es de

60W, comprendemos que es necesaria la incorporación de un bloque

intermedio para actuar sobre el motor aspirador. Para ello se diseño la

“tarjeta actuadota del motor aspirador” mostrada en la figura inferior:

Las entradas de la tarjeta actuadora son la señal de activado del aspirador

y alarma (acústica y luminosa) por el microprocesador, la tensión de

alimentación para el transistor que excita el circuito de mando del relé y la

tensión de alimentación de 6V para el motor aspirador. La salida de la

tarjeta actuadora la configura los cables de conexión al motor aspirador. A

continuación describiremos el proceso de diseño del actuador.

En primer lugar, para diseñar el actuador, se debe conocer el tipo de

control que queremos ejercer sobre el motor aspirador. No tiene mucho

sentido establecer un control de potencia absorbida, pues difícil sería

establecer cuando hay mucho polvo o poco polvo en la habitación. Se trata

pues de un control lógico ( no lineal ), esto es, de encendido o apagado del

aspirador según dicte la señal procedente del microprocesador.

Una vez establecido el tipo de control debe seleccionarse el elemento, en

este caso, conmutador. Se utilizará un relé para conmutar entre el estado

apagado o encendido del motor aspirador.

Un relé o relevador (del francés relais, relevo) es un dispositivo

electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un

circuito eléctrico en el que, por medio de un electroimán, acciona un juego

de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos

eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835. El relé

es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de


entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, una forma de

amplificador eléctrico.

En el mercado actual existen gran variedad de tipos de relés entre los que

destacan para nuestra aplicación:

Relés tipo electromecánico: Un relé de tipo electromecánico basa su

funcionamiento en un electroimán, se acciona un juego de uno o varios

contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos

independientes. Al ser el relé utilizado en la construcción del robot

aspirador prototipo se adjunta una figura explicativa de su

funcionamiento:

Figura 39: Esquema funcionamiento de un relé electromecánico

Relés de estado sólido: Un relé de estado sólido, como su nombre lo

indica, es un dispositivo que utiliza un interruptor de estado sólido (por

ejemplo un transistor o un tiristor), en lugar de contactos mecánicos (como

los de los relés normales), para conmutar cargas de potencia a partir de

señales de control de bajo nivel. Estas últimas pueden provenir, por

ejemplo, de circuitos digitales y estar dirigidas a motores, lámparas,

solenoides, calefactores, etc. El aislamiento entre la circuitería de control y

la etapa de potencia lo proporciona generalmente un optoacoplador. La


conmutación propiamente dicha puede ser realizada por transistores

bipolares, MOSFETs de potencia, triacs, SCRs, etc.

Un relé de estado sólido ofrece varias ventajas notables respecto a los

tradicionales relés y contactores electromecánicos: son más rápidos,

silenciosos, livianos y confiables, no se desgastan, son inmunes a los

choques y a las vibraciones, pueden conmutar altas corrientes y altos

voltajes sin producir arcos ni ionizar el aire circundante, generan muy

poca interferencia, proporcionan varios kilovoltios de aislamiento entre la

entrada y la salida, físicamente de menor tamaño, etc…

Las características del relé electromecánico utilizado en la tarjeta

actuadora del motor aspirador son: tensión de mando 12V, corriente

máxima 16A, corriente de excitación 30mA y un único circuito de contacto

normalmente abierto. El relé se encuentra sobredimensionado en corriente

máxima por el circuito de potencia. Esta es una práctica muy común al

trabajar con motores pues no olvidemos que en el arranque se producen

picos de corriente. El motor aspirador alimentado a tensión nominal de 6V

necesita de 10A de corriente, por lo tanto se sobredimensionó en un 60%.

Al trabajar con relés y motores eléctricos debemos considerar la

incorporación de diodos de protección para la descarga de las bobinas

(bobina del motor y bobina del relé). Para la descarga de energía del motor

aspirador se utilizó un diodo de potencia BYW80-200, que tiene una

capacidad de conducción de corriente en régimen continuo de 8A y de

16A en picos de corriente con frecuencias menores a los 20kHz.

Para finalizar, debe señalarse la incorporación de un microinterruptor

para el apagado de la alarma acústica (que podría resultar molesta), un

fusible de 16ª para la protección del conjunto en caso de cortocircuito y un


diodo LED que señaliza la conmutación del relé, para solución de posibles

averías en el circuito. Puede consultase el apartado de planos para una

información más detallada del circuito tarjeta actuadora motor aspirador.

2 Actuador barredores laterales (Sweepers):

El diseño del actuador de los barredores laterales es muy similar al diseño

del actuador del motor de aspirador. Para este caso también se utilizó un

relé electromecánico para la conmutación lógica entre los estos de apagado

o encendido de los barredores laterales. No tiene sentido controlar la

velocidad de los barredores laterales, pero debemos apagarlos cuando nos

encontremos extendiendo el brazo telescópico.

Las características técnicas de los motores seleccionados para la

implantación de los barredores laterales determina en gran medida el

diseño del actuador. Los motores, como pudo observarse en el capitulo

primero apartado sexto “Diseño e implantación de barredores laterales”

del presente proyecto, cuentan con una tensión nominal de 12V y una

corriente nominal de 600mA. No hay que olvidar que el diseño de los

barredores cuenta con dos motores de iguales características.

Las propiedades del relé electromecánico de la tarjeta actuadora, de los

barredores laterales, son 12V de tensión de mando, 10A de corriente

máxima y dos circuitos. En este caso, la corriente máxima se encuentra

muy sobredimensionada pero el precio de los relés en este rango de

corriente es muy parejo. En la figura siguiente puede observarse el aspecto

final de la tarjeta:


Figura 40: Tarjeta actuadora de barredores laterales

Las entradas de la tarjeta son la entrada de tensión de alimentación al

transistor de excitación del circuito de mando del relé, la entrada de

alimentación a los motores (se prefirió colocar un conector para que en

futuros desarrollos se pudiesen conectar motores de otras características) y

la señal lógica de control procedente de microprocesador. Las salidas son

las bornas de conexión a los motores de los barredores laterales. Se incluyó

un diodo LED para señalizar la conmutación del relé y así facilitar la labor

de detección de posibles fallos en el circuito.

Para más información sobre el diseño de la tarjeta actuadora de los

barredores laterales se recomienda observar los planos adjuntos en el

presente proyecto.


3 Diseño actuadores motores de tracción y brazo telescópico:

El control de los dos motores destinados a dotar de movimiento al robot

aspirador no puede ser de tipo lógico. Es necesario el control de la

velocidad y el sentido de giro de ambos motores independientemente.

El eje de los motores de c.c. no gira ángulos discretos sino que puede

ubicarse en cualquier posición. Sin embargo, no pueden funcionar sin

realimentación puesto que no disponen de información sobre su

posicionamiento sobre el eje. El motor de c.c. debe llevar un detector de

posición e informar de la misma al sistema de control. Este motor está

compuesto por una bobina que se arrolla sobre un eje giratorio y que se

halla dentro de un campo magnético generado por un imán permanente

que los rodea. Las bobinas giratorias se llaman inducido (rotor) y el imán

permanente inductor (estator). Por la bobina giratoria circula una corriente

procedente de la tensión de alimentación aplicada a los bornes de dicha

bobina. Cada media vuelta se invierte el sentido de giro de la corriente por

la bobina, produciéndose fuerzas de atracción y repulsión que mantienen

al inducido en movimiento.

Para el control de motores de c.c. de alta potencia se usa la rectificación

por tiristores y para bajas potencias (<10Kw) se usan los transistores de

potencia.

Existen varias técnicas para resolver el problema según José M° Angulo

Usategui, Susana Romero Yesa y Ignacio Angulo Martínez. autores del libro

“Microbótica Tecnología, Aplicaciones y Montaje Práctico”, entre ellas

destacamos:


• Rectificación controlada por silicio: Si la potencia a regular es

grande se utiliza el tiristor. Cuando se polariza directamente el

tiristor (positivo al ánodo y negativo al cátodo) el diodo se hace

conductor cuando la puerta recibe un impulso positivo de tensión.

Se utilizan puentes de Graetz con un tiristor en cada rama.

• Conmutación electrónica: Si la potencia a regular es pequeña se

regula el tiempo y el sentido de la corriente por las bobinas del motor

mediante transistores de potencia y circuitos integrados. Las

configuraciones básicas son el Puente en H y el Puente en T. El

Puente en H usa 4 transistores de potencia y una sola fuente de

alimentación. Funcionan los transistores dos a dos bloqueados o

conduciendo. Si una de las parejas conduce la otra está cortada.

Regulando el tiempo de conducción o bloqueo se varía la velocidad

y regulando la pareja que conduce se regula el sentido de la

intensidad. El Puente en T usa dos transistores de potencia y dos

fuentes de alimentación.

• Modulación de anchura por pulsos (PWM): Este método se basa

en aplicar la potencia al motor mediante impulsos de amplitud

variable, cuanto mayor duración tengan los pulsos en los que se

aplica la alimentación, mayor potencia recibirá el motor. El

generador de los impulsos que controla los conmutadores que

alimentan al motor produce impulsos a la misma frecuencia pero

con una anchura variable de la parte positiva para acomodarse al

carga y ala velocidad requerida.

• Modulación de la frecuencia de pulsos (PFM): En lugar de variar

la anchura de los pulsos manteniendo la frecuencia, en este método

se mantiene la anchura de los impulsos pero se varía la frecuencia

de los mismos, con lo que se obtiene unos resultados semejantes.

La anchura de pulso no varía, pero si la frecuencia con la que se

produce.


Para el control de los motores se utilizó el integrado L293B. Se trata de un

driver de 4 canales capaz de proporcionar una corriente de salida de hasta

1A por canal. Cada canal es controlado por señales de entrada compatibles

TTL y cada pareja de canales dispone de una señal de habilitación que

desconecta las salidas de los mismos. Dispone de una patilla para la

alimentación de las cargas que se están controlando, de forma que dicha

alimentación es independiente de la lógica de control.

Al principio, se pensó en la utilización de una de otras dos variantes del

driver anterior, el L293D y el L298. El L293D es muy similar al driver

finalmente implantado para el control de motores de tracción del robot

aspirador prototipo. La diferencia fundamental es que el L293D lleva

incorporados los diodos correspondientes de protección para la descarga

de corriente de las bobinas. El inconveniente es que únicamente ofrece

600mA por canal, que es inferior a los 850mA que necesitan cada uno de

los motores utilizados.

El integrado L298, más sofisticado que los anteriores, incluye una

capacidad de salida de 4A de corriente y sensado de la tensión de salida

para el establecimiento de controles y protecciones de sobretensión. Fue

descartado por su precio en comparación con el L293B y por no requerirse

tanta corriente de salida en nuestra aplicación.

El esquema de funcionamiento del driver L293B utilizado es el siguiente:


Figura 41: Esquema del integrado L293B

Cada canal o driver es controlado por medio de una señal de control

compatible TTL (no superior a 7V) y los canales se habilitan de dos en dos

por medio de las señales de control EN1 (canal 1 y 2) y EN2 (canal 3 y 4),

en la siguiente tabla vemos el funcionamiento de las entradas y como

responden las salidas. En la siguiente tabla se aprecia el funcionamiento de

las entradas y como responden las salidas.

ENn INn OUTn

H H H

H L L

L H Z

L L Z

Tabla 13: Funcionamiento entradas y salidas L293B


Así pues, se observa que poniendo a nivel alto la entrada de habilitación

“EN” del driver, la salida de este “OUT” pasa de alta impedancia al

mismo nivel que se encuentre la entrada del driver “IN” pero amplificado

en tensión y en corriente, siendo esta de 1ª máximo. La tensión de

alimentación del circuito integrado no es la misma que se aplica a las carga

conectada a las salidas de los drivers, y para estas salidas se a de alimentar

el driver por su patita número 8 (Vs), la tensión máxima aplicable a estas

patitas es de 36V .

Como este integrado no dispone de disipador, el fabricante recomienda

hacer pasar una pista ancha de circuito impreso por las patitas de masa

que junten todas estas y al mismo tiempo haga de pequeño disipador

térmico.

La figura inferior muestra la integración de los motores en el driver. Para

tener el control de dos direcciones o bidireccional se usan dos drivers del

L293B conectando sus salidas a los polos del motor, entonces podremos

cambiar la polaridad de alimentación del motor con tan solo cambiar de

estado las entradas de los drivers.

Por ejemplo, para que el motor gire hacia la derecha se energizará la

entrada “A” a nivel alto “1” y “B” a nivel bajo “0” y para hacer girar el

motor a la izquierda se tendrán que invertir las señales de entrada de tal

manera, la entrada “A” a nivel bajo “0” y “B” a nivel alto “1”. Los diodos

son como en el caso anterior para proteger el integrado de corrientes

inversas.


Figura 42: Conexión de motores tracción al driver L293B

Para el control del brazo telescópico también se utilizó el driver L293B,

aunque se desaprovechara una mitad del integrado. Recordemos que el

motor de la antena eléctrica era de 12W de potencia y 12V de tensión

nominal. Aunque la corriente que manejaría el driver del brazo telescópico

es justamente la máxima que indica el fabricante, al no utilizarse el brazo

continuamente durante la limpieza de habitaciones se descartó la

utilización del L298. La suposición del buen funcionamiento del brazo se

comprobó mediante pruebas y experimentación.


4 Diseño sensor luminosidad

En este apartado se explicará el diseño del sensor de luminosidad

incorporado en el robot aspirador. El objetivo es establecer un sistema de

medida y control de la intensidad luminosa del ambiente para señalizar

selectivamente la presencia del robot en la habitación. Para ello se utilizará

una fotorresistencia como sensor de intensidad luminosa y un conjunto de

diez diodos LED para la señalización. El sistema mantiene constante e

igual a una consigna externa la intensidad luminosa medida por el sensor,

mediante un control de la alimentación a los diodos LED.

Las aspiradoras robóticas presentes hasta hoy en el mercado no incluyen

ningún tipo de señalización para la localización del aspirador durante su

actividad nocturna. La fotografía siguiente muestra el aspecto final de la

placa de señalización luminosa:

Figura 43: Placa de señalización luminosa del robot aspirador


El proceso de acondicionamiento del sensor de luminosidad es el

siguiente:

Se necesita que la consigna de intensidad luminosa sea lineal en el rango

0v (40lux) a 10v (400lux). Se deberá diseñar un acondicionador cuya salida

sea aproximadamente lineal con la intensidad luminosa medida por el

sensor. El control diseñado será de tipo proporcional. (aunque exista algún

error en el valor de luminosidad alcanzado será imperceptible para la

vista humana).

Para su construcción se emplearon los siguientes elementos: operacionales

LF411,un transistor bipolar de potencia BD137, un conjunto de diez diodos

LED y una fotorresistencia VT43N2.

El sistema a diseñar se encontrará en realimentación negativa en lazo

cerrado. La realimentación será la encargada de corregir la salida para

intentar hacerla igual que la consigna deseada. Consta de 3 bloques:

-Regulador: Será el encargado de aplicar la tensión de mando necesaria

para que el actuador corrija a la bombilla.

-Sensor y acondicionamiento: Medirá la intensidad luminosa de la

bombilla dándonos una señal en tensión que restaremos a la consigna

deseada.

-Actuador y planta. La labor del actuador la realizará el transistor de

potencia que alimentará a la bombilla que se situará en su emisor.


Figura 44: Diagrama de bloques del sistema de control de iluminación

Las etapas para la realización del diseño fueron las siguientes:

- Linealización del sensor.

- Acondicionamiento del sensor a la característica entrada/salida deseada.

- Diseño de Regulador y Actuador

LINEALIZACIÓN DEL SENSOR:

El sensor fotoresistivo utilizado es de características claramente no

lineales, es necesario realizar un circuito de acondicionamiento para

conseguir la característica de salida deseada.


El primer procedimiento utilizado para conseguir una aproximación a la

linealidad es posicionar el sensor fotorresistivo en paralelo con una

resistencia previamente seleccionada. La selección de esta resistencia

plantea un compromiso a la hora de elegir la sensibilidad del sensor.

Resistencias pequeñas se traducirán en poca sensiblidad, muy pequeñas

variaciones de resistencia para variaciones de luz. Resistencias grandes se

traducirán en mucha sensibilidad, dependemos mucho de los valores de

las resistencias.

Tras un estudio exhaustivo se decidió que la resistencia en paralelo fuese

de 3.3k ohms. Esta resistencia se encuentra disponible con precisión al 5%

en el mercado.

Ahora mostramos la característica L-R (lux-Resistencia) obtenida.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 100 200 300 400

RealParaleloLinealizadoLinealizado 2

Grafico 2: Linealización del sensor de luminosidad

La recta amarilla señalada en la leyenda como Linealizado corresponde a

la recta de ajuste por el método de regresión lineal de Pearson de mínimos


cuadrados. Esta recta correspondería a la de mínimo error posible

considerando el rango de trabajo utilizado. Se decidió no utilizar esta

característica de L-R ya que se comprobó que en condiciones normales de

trabajo en el laboratorio nos situaríamos entorno a unos 100 lux que

sumados a la intensidad luminosa de la bombilla podría llevarnos

fácilmente a valores de unos 300-450 lux. La recta correspondiente sería R

= -4.48L + 1892

La recta morada señalada como Paralelo corresponde a la característica

obtenida una vez introducida la resistencia en paralelo con el sensor

fotorresistivo.

La recta azul señalada como Linealizado2 corresponde a la característica

obtenida escogiendo únicamente 2 puntos de la recta marcada como

Paralelo. Estos puntos seleccionados fueron P1(150,880) y P2(370,508)

obteniendo una recta de ecuación

R= -1.7L + 1137.

Esta es la característica que se consideró conveniente utilizar para el

circuito de acondicionamiento por las razones anteriormente expuestas. El

haber seleccionado esta característica se traduce en conseguir una gran

precisión a partir de consignas de 2V- 10V. Los errores cometidos para

consignas 0V a 2V no son muy significativos ya que para 40-80 lux la

bombilla esta prácticamente apagada.

Una vez seleccionadas las resistencias se procede a diseñar el resto del

acondicionamiento.


ACONDICIONAMIENTO DEL SENSOR A LA CARACTERÍSTICA

ENTRADA/SALIDA DESEADA.

Se decidió utilizar una tensión de alimentación de 12V dual ya que los

valores típicos del rango de salida del LM411 rondan los 13.5V y

queremos controlar un conjunto de diodos LED.

Para obtener la característica deseada, será necesario invertir la

característica de la resistencia y multiplicarla por una corriente de

referencia, sumar un cierto valor de offset para ajustar el punto (40,0) y

ajustar la ganancia de la etapa sumadora inversora para conseguir el

punto (400,10).

Los cálculos correspondientes son los siguientes:

xIILV oo ++⋅⋅−= 11377.11 ;

xII oo ++⋅⋅−= 1137407.10 ;Para el punto P(40,0) sabiendo que la corriente

es 1mA

x = -1.069V;

);069.111377.1)((0 −+⋅⋅−−= ooa IILGV Para el punto P(400,10)

Ga = 16.33 V/V será la ganancia del sumador

Se ajustará la referencia de x = -1.069V para utilizar una alimentación de

12V


-1.069V / R = -12 / x ; La nueva referencia será de 14R.

El circuito de acondicionamiento resultante será:

DISEÑO DE REGULADOR Y ACTUADOR

Los diez diodos utilizados para la iluminación de la carcasa exterior

suponen una necesidad de potencia mayor que lo que se ofrece en los BJT

de señal tradicionales. Los amplificadores operacionales no pueden dar

más de unos pocos mA de corriente luego es necesaria la utilización del

transistor de potencia.

En la base del transistor de potencia se incluyó una resistencia limitante

para evitar dañar los LED por usar tensiones algo más elevadas que 12V.

Resultó ser de unos 50 ohms.


5 Diseño placa de alimentación

La placa de alimentación cumple la misión de facilitar la recarga de

baterías, establecer los puntos de conexión de alimentación de cada

elemento y el apagado general del robot aspirador.

Su diseño es sencillo y resulta muy práctico a la hora de trabajar con una

versión prototipo. La figura inferior muestra el aspecto general de la placa

de alimentación:

El diodo LED que aparece en la figura de color transparente, en realidad

emite una luz azulada al ser activado. Este diodo es utilizado para la

señalización de activado de alimentación de los 24V de tensión. El

interruptor que aparece a su derecha cumple la función de activar o

desactivar la alimentación de 24V. Recordemos, que los motores de

Figura 45: Placa alimentación robot aspirador


tracción principal funcionan con una tensión de 24V. De esta manera, se

puede aislar el movimiento del robot del resto de actuadores del robot.

El diodo LED que aparece en la figura de color amarillo, se utiliza para

señalizar la conexión de los 12V de alimentación al robot aspirador. El

interruptor situado a su derecha sirve para la desconexión de alimentación

de los 12V de alimentación. Permite aislar aquellos elementos que

funcionan con la tensión de 12V (Sweepers, motor de antena etc..).

Las bananas de conexión sirven, fundamentalmente, para la recarga

sencilla de las baterías de 12V. Conectándose dos bananas procedentes de

un cargador de baterías y cerciorándose de que los interruptores de la

placa se encuentren en posición abierta, puede realizarse la carga a 24V. La

conexión es de dos baterías de 12V en serie. Recordemos que la corriente

no debe superar los 200mA.

Se incluyó un fusible de protección de 3A para proteger al circuito de

sobretensiones o accidentes que provocara el usuario.

Para la alimentación de los distintos elementos del robot aspirador se han

utilizado “pinchos de conexión”. Aunque no aseguran una buena

conexión en algunas ocasiones, para la versión de prototipo resultaron ser

muy prácticos. La desconexión de circuitos para su prueba es muy

frecuente en la fase de diseño del robot aspirador.


6 Diseño placa aviso batería baja

La función de la placa de aviso de batería baja es informar al usuario y al

microcontrolador acerca de la energía de la batería de 6V del aspirador.

Dos diodos LED señalan si el nivel de batería es correcto o no. (Verde

significa correcto y rojo incorrecto). También se informa al

microcontrolador con una señal lógica del estado de la batería.

El circuito es muy sencillo. Se trata de un comparador inversor con

histéresis. Se incluyó un interruptor para desconectar el LED de batería

correcta para ahorrar energía. Las entradas a la tarjeta son la alimentación

de 12V del circuito y el sensado de la tensión de batería de 6V. La única

salida es el aviso mediante una señal entre 0 y 5V para el

microcontrolador.

El margen de histéresis se encuentra entre, aproximadamente, 5.8V y 6.2V.

No debemos olvidar que la tensión de flotación de la batería debe estar

entorno a los 6.5V para considerarla cargada y que durante el uso no

debiera trabajar con menos de 6.2V. La figura inferior muestra la placa.

Figura 46: Placa señalización batería aspirador baja

Memoria. Resultados/Experimentos 94

Capítulo 4 RESULTADOS/EXPERIMENTOS

En este apartado se comentarán los experimentos con el robot aspirador

final realizado entre los dos proyectistas involucrados.

El conjunto de experimentos se divide en dos tipos de pruebas:

• Pruebas de aspiración: Incluye las pruebas de aspiración por la base del robot aspirador y el brazo telescópico con servo-válvula y sin servo-válvula. Se somete a la boca base y a la boca del brazo telescópico a diferentes cargas para comprobar la potencia de aspiración efectiva. El protocolo de pruebas se comentará más adelante en este apartado.

• Pruebas de navegación: Incluye las pruebas de navegación general del robot aspirador con todos sus elementos por una habitación del hogar seleccionada. Las condiciones de la prueba se describirán más adelante.

1. PROTOCOLO DE PRUEBAS DE ASPIRACIÓN

A continuación se describen las características de entorno más relevantes

para la realización de la prueba de aspiración.

Las pruebas de aspiración se dividen en dos grupos:

1.1 Pruebas sin servo-válvula

En las pruebas sin servo-válvula se eliminará del circuito de aspiración del

robot la servo-válvula de gestión de aspiración. La conexión de la boca


base de aspiración o de la boca del brazo telescópico se hará directamente

con la bolsa de aspiración. Este experimento tiene como objetivo principal

evaluar cualitativamente las pérdidas debidas a fugas en el brazo

telescópico y la potencia efectiva de aspiración en cada una de las bocas de

aspiración (base y brazo telescópico).

Las pruebas se realizaron con las siguientes condiciones:

1. La batería de 6V del motor aspirador se encontrará cargada completamente con una tensión de flotación de aproximadamente 7,2V.

2. La temperatura ambiente rondará los 25ºC. Nunca superior a los 42ºC.

3. La prueba nunca durará más de 15 minutos de aspiración continuada. Entre la preparación de cada carga de partículas y las conexiones del circuito de aspiración, la aspiradora permanecerá apagada. En caso de tener que repetir el experimento se dejará recargando la batería de 6V un mínimo de 3 horas, hasta alcanzar la tensión de flotación mencionada en el apartado 1.

4. Las cargas seleccionadas se irán acercando lentamente hacia la toma de aspiración que se quiera analizar, pero nunca se empujarán dentro de la toma en cuestión.

5. Las partículas seleccionadas como cargas de prueba de aspiración serán: un conjunto de finos papeles de celulosa cortados en cuadrados, bolitas de papel de aluminio compactadas, garbanzos caseros crudos, judías pintas caseras crudas, tornillos y tuercas. Para el caso del brazo telescópico, por motivos de morfología de la boca de aspiración, la carga será de una mezcla de sal fina y café molido.

6. Terminada la aspiración de todos los elementos que configuren una carga, (ejemplo: Aspiración todas las bolitas de papel) se apagará la aspiradora y se retiraran los elementos aspirados de la bolsa de aspiración.

7. Cada prueba únicamente se considerará satisfactoria si se han aspirado y encontrado en la bolsa una cantidad igual o superior al 90% de las partículas que configuraban la carga. Ejemplo: Si de 10 elementos aspiramos 10 y encontramos 9 en la bolsa la prueba se dará por satisfactoria.

8. El robot aspirador se encontrará en posición completamente horizontal y la bolsa de aspiración llevará la tapa inferior de la bolsa cerrada.


9. Antes de comenzar el experimento se deberá comprobar que no existan fugas, roturas u obstrucciones en el circuito de aspiración.

10. Para la realización de la prueba de aspiración de la boca del brazo telescópico, éste debe encontrarse extendido hasta su longitud máxima. Podrán realizarse hasta un máximo de dos pasadas del brazo por encima de la carga para lograr la aspiración. La velocidad de extensión y contracción del brazo será la misma que la utilizada en la navegación general del robot.

11. Deben evitarse, en la medida de lo posible, la aparición de codos en el circuito de aspiración.

12. Podrán activarse los barredores laterales del robot aspirador para facilitar la canalización de la carga hacia la boca base de aspiración.

13. Debe comprobarse que la toma de salida de aire del motor aspirador se encuentra despejada de obstáculos o suciedad para la realización de ambas pruebas (aspiración base y aspiración brazo telescópico).

14. Para la prueba de aspiración base de éste conjunto de pruebas, conéctese directamente la bolsa de aspiración con la boca base de aspiración mediante el tubo flexible incluido.

15. Para la prueba de aspiración del brazo telescópico de éste conjunto de pruebas, conéctese directamente la bolsa de aspiración con el primer segmento (mayor en diámetro) del brazo telescópico de aspiración mediante el tubo flexible incluido

1.2 Pruebas con servo-válvula

En las pruebas con servo-válvula se incorpora el elemento “servo-válvula

de gestión de aspiración” en el conjunto robot aspirador. El cometido de

este conjunto de pruebas es la medida cualitativa de eficiencia de la servo-

válvula en la aspiración de base y en la aspiración por el brazo telescópico.

A continuación se describen los requisitos que debe reunir la prueba.

1. Se aplicará la normativa del apartado 1.1 Pruebas sin servo-válvula exceptuando las normas 14 y 15.

2. La servo-válvula debe colocarse en la posición diseñada en el robot aspirador para tal efecto. Su sujeción será firme a la estructura del robot.

3. Se procederá al calibrado del conjunto servomotor y engranaje reductor para lograr el cambio de la dirección de caudal base o brazo telescópico.


4. Antes de la conexión de los tubos flexibles de aspiración se comprobará el correcto funcionamiento de la servo-válvula, programando los giros con la unidad de control.

5. Se conectarán los tubos flexibles como se explicó en el apartado de “Diseño e Implantación de la Servo-válvula de Gestión de Aspiración” del presente proyecto.

6. Antes de la aspiración de las partículas, se orientará adecuadamente la servo-válvula hacia la base o el brazo telescópico según corresponda.

2. PROTOCOLO DE PRUEBAS DE NAVEGACIÓN

A continuación se describen las características de entorno más relevantes

para la realización de la prueba de navegación. El objetivo de la prueba es

demostrar la eficacia de los algoritmos de navegación del robot aspirador

en distintos entornos. Se distinguen dos escenarios distintos para la

navegación:

• Entorno estructurado: La finalidad de someter al robot aspirador a un entorno estructurado es la búsqueda de medidas de superficie efectiva de aspiración. En la actualidad todos los fabricantes de robots aspiradores incluyen mediciones que relacionan la superficie visitada por unidad de tiempo. La medida duele facilitarse en tanto por cien. Ejemplo: 90% de eficacia en 6 metros cuadrados en un tiempo de 30 minutos. Supone visitar 0.9*6=5.4 metros cuadrados de superficie en 30 minutos. El entorno en esta situación suele ser cuadrado, de dimensiones definidas y libre de obstáculos.

• Entorno desestructurado: la finalidad de someter al robot aspirador a un entorno desestructurado es la valoración global y real del comportamiento de la unidad. Los fabricantes de aspiradores inteligentes, generalmente, abordan este apartado presentando videos de demostración de las habilidades de sus productos. Para este caso el entorno no debe estar definido en forma ni tamaño y debe presentar obstáculos.


2.1 DEFINICIÓN DEL PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA ENTORNO ESTRUCTURADO

1 Las pruebas de navegación del robot aspirador en entorno desestructurado se realizarán en una superficie plana, cuadrada, embaldosada de área 25 metros cuadrados.

2 En cada baldosa se colocará una pegatina que se irá retirando cuando el robot aspirador pase por encima de ella.

3 La duración total de la prueba será de 8 minutos y 30 segundos. 4 El robot aspirador se situará el cualquier lugar de la superficie

de prueba. 5 El arranque del robot aspirador debe sincronizarse con un

cronómetro para la cuenta del tiempo de prueba. 6 Trascurrido el tiempo de prueba no se quitarán más pegatinas

de nuevas baldosas que pudiera visitar el robot. Se procederá al apagado de éste.

7 Para el cálculo del rendimiento de la prueba se realizará la siguiente operación: (Baldosas visitadas/baldosas totales)*100 en 8 minutos y 30 segundos.

8 La prueba se realizará con ambas las baterías de 12V cargadas completamente, alcanzando una tensión de flotación de 13.7V

9 Entre dos pruebas deben reponerse las pegatinas arrancadas en la prueba anterior.

10 Durante la prueba no se debe modificar la trayectoria del robot aspirador. La persona que arranque las pegatinas irá siempre detrás del robot.

11 En ningún caso podrá tocarse el robot aspirador una vez comenzada la prueba.

12 La utilización de la unidad aspiradora es opcional y no necesaria.

13 La aspiradora incorporará todos sus elementos para la realización de la prueba. (Bocas de aspiración, baterías, carcasa exterior etc..)

2.2 DEFINICIÓN DEL PROTOCOLO DE PRUEBAS PARA ENTORNO DESESTRUCTURADO

1. Son aplicables a estas pruebas los puntos 3, 4, 5, 8, 11, 12 y 13. 2. Podrán utilizarse lugares con bajadas de escaleras y que cuenten

con obstáculos tipo sillas, mesas, camas sillones etc…


3. RESULTADOS PRUEBAS DE ASPIRACIÓN

En la tabla siguiente se muestra el resultado de las pruebas de aspiración

con y sin servo-válvula.

Tipo Prueba Toma

aspiración

Carga

aspiración Resultado

Papelillos Satisfactorio

Bolas alumínico Satisfactorio

Garbanzos Satisfactorio

Judías Satisfactorio

Boca base

Tornillos Fallido


Pru

eba

real

izad

a sin servo-válvula

Boca brazo

telescópico

Mezcla de sal

fina y café

molido

Satisfactorio


Bolas alumínico Satisfactorio

Garbanzos Satisfactorio

Judías Fallido

Boca base

Tornillos Fallido

Papelillos Fallido

Pru

eba

real

izad

a con servo-válvula

Boca brazo

telescópico

Mezcla de sal

fina y café

molido

Satisfactorio

Tabla 14: Resultados pruebas de aspiración


Como puede comprobarse en la tabla anterior, la introducción de la

válvula se traduce en un empeoramiento de la capacidad de aspiración del

robot. Las cargas con cierto diámetro tienden a salir rebotadas en el caso

de la aspiración por la boca base y la utilización de la servo-válvula, al

chocar contra la base. En el caso de la utilización de la servo-válvula y la

toma de aspiración del brazo telescópico no se produce la succión de la

carga por pérdidas en la servo-válvula. Este hecho se debe a que las

pérdidas en la válvula sumadas a las pérdidas en el brazo telescópico son

considerables.

Se concluye que es imprescindible un buen diseño y construcción de la

servo-válvula para evitar pérdidas de carga importantes en le circuito de

aspiración. La potencia de aspiración, es más que suficiente para la

aspiración independiente por brazo telescópico o base.

La no introducción de cargas voluminosas por la boca del brazo

telescópico queda justificada por el diseño de la misma. En este proyecto,

se concibió el brazo telescópico como complemento a la limpieza realizada

por la toma base del robot aspirador. Es por ello, que únicamente se

pretende aspirar polvo o partículas de poca masa presentes generalmente

en los lugares más inaccesibles del hogar.

Todos los intentos de aspiración de tornillos, resultaron fallidos debidos a

su alargada forma. Al tratarse de un robot aspirador el circuito de

aspiración debe estar confinado en un volumen muy reducido, la

aparición de codos o pequeños ángulos es inevitable. Las cargas más

alargadas, aunque no sean de gran masa, quedan atascadas en los codos

del tubo flexible de aspiración.


3. RESULTADOS PRUEBAS DE NAVEGACIÓN

El algoritmo tachado como “algoritmo corto” consiste en la navegación del

robot utilizando cada cierto tiempo una variable aleatoria, que es tenida en

cuenta cada poco tiempo, para la realización indistinta de giros a la

izquierda o a la derecha del robot.

El algoritmo tachado como “algoritmo largo” consiste en la navegación

del robot utilizando cada cierto tiempo una variable aleatoria, que es

tenida en cuenta cada mucho tiempo, para la realización indistinta de

giros a la izquierda o a la derecha del robot.

Los algoritmos “corto” y “largo” únicamente se probaron en el entorno

estructurado. Para un entorno estructurado es aconsejable siempre utilizar

el “algoritmo corto”.

Para más información sobre las condiciones de la prueba consúltese el

apartado 2.1 Definición del protocolo de pruebas para entorno

estructurado.

La siguiente tabla muestra los resultados de las pruebas de navegación en

entorno estructurado. En la prueba figuran los resultados de dos

algoritmos distintos de navegación.


PRUEBA NAVEGACIÓN CON ALGORITMO CORTO

Tiempo

de prueba

minutos

Número

total de

baldosas

Número

baldosas

visitadas

Número

baldosas

sin visitar

Velocidad

del robot

aspirador

Eficiencia

en %

8.5 121 87 34 9.52 cm/s 72

8.5 121 82 39 9.52 cm/s 67

Tabla 15: Resultados navegación algoritmo corto

PRUEBA NAVEGACIÓN CON ALGORITMO LARGO

Tiempo

de prueba

minutos

Número

total de

baldosas

Número

baldosas

visitadas

Número

baldosas

sin visitar

Velocidad

del robot

aspirador

Eficiencia

en %

8.5 121 112 9 9.52 cm/s 93

8.5 121 107 14 9.52 cm/s 88

Tabla 16: Resultados navegación algoritmo largo

Como puede apreciarse de las tablas anteriores, el algoritmo largo es más

eficiente en entornos grandes estructurados. La eficiencia máxima

conseguida por el aspirador se sitúa en el 93% de superficie visitada en el

tiempo establecido. La velocidad media del robot fue de 9,52cm/s en

todas las pruebas. El tamaño de baldosa es de 32 x 33 cm lo que supone un

área total de la prueba de 32 x 33 x 121 =127.776 2cm que equivalen a una

superficie de aproximadamente 13 2m .

Una vez estudiados los resultados de la prueba de navegación en entorno

estructurado, se pasará a comentar las pruebas en el entorno

desestructurado. Para más información sobre las condiciones de la prueba


consúltese el apartado 2.2 Definición del protocolo de pruebas para

entorno desestructurado.

Los resultados de las pruebas realizadas son satisfactorios. El brazo

telescópico se introdujo correctamente en los lugares de reducido acceso.

El comportamiento general del aspirador fue el adecuado, el brazo

telescópico se mantuvo retraído durante la navegación y aspiración por la

base.

El robot aspirador reaccionó ante la posible caída por escaleras a tiempo

sin llegar a caer. El recorrido realizado por la habitación seleccionada fue,

aunque aleatorio, bastante eficaz y poco repetitivo.

Para la ampliación de los resultados de la prueba se recomienda explorar

el CD-ROM incluido en el proyecto. Dicho CD-ROM dispone de varios

videos en formato *.avi que lo corroboran.

Memoria. Conclusiones 104

Capítulo 5 CONCLUSIONES

En este apartado se expondrán las conclusiones del proyecto, la medida de

cumplimiento de los objetivos y las aportaciones complementarias

realizadas.

El objetivo principal de proyecto, que consiste en el diseño y construcción

de una aspiradora inteligente para la limpieza automática de las casas, fue

alcanzado satisfactoriamente y en el tiempo establecido.

El problema de incorporación de un brazo telescópico en el robot

aspirador fue resuelto con la utilización de una antena eléctrica de

automóvil y un conjunto de tubos.

Se estudió el comportamiento del nuevo robot aspirador construido y

único en su categoría obteniendo importantes conclusiones:

1. La introducción de un brazo telescópico en el robot aspirador es

factible y se traduce en una mejora substancial de la superficie

disponible para aspirar.

2. La colocación del brazo telescópico debe realizarse

transversalmente al sentido de la marcha del robot aspirador. El

despliegue del brazo telescópico por la izquierda o derecha del

robot es indiferente.


3. El brazo telescópico abre la posibilidad de incorporación de una

válvula que seleccione el lugar por donde realizar la succión, por la

base o por el brazo.

4. La servo-válvula de gestión de aspiración debe ser estanca y ofrecer

las mínimas pérdidas de carga en el circuito de aspiración. Se

recomienda la utilización de una válvula de bola de tres vías,

dichas vías deben formar 120º entre si.

5. La forma exterior del robot aspirador debe ser preferiblemente

circular. De esta forma se facilita el diseño y la navegación del

robot.

6. La longitud del brazo telescópico debe estar comprendida entre los

0.5m y los 1.3m. Longitudes inferiores no mejorarán la superficie

accesible para aspiración, medidas mayores complicarán la elección

de los materiales y la integración del brazo telescópico en el robot

aspirador.

7. La altura del brazo telescópico puede ser reducida con modelos de

antena eléctrica más adecuados. El brazo telescópico, únicamente

quedaría limitado a la limpieza del polvo. La suciedad de mayores

dimensiones requiere una elevación del extremo de la boca con la

consecuente pérdida de carga asociada. Con el modelo prototipo,

dada la poca eficiencia de la servo-válvula no fue posible aspirar

grandes partículas.

8. Es posible reducir en gran medida el diseño exterior del robot

aspirador prototipo realizado en este proyecto. La incorporación

del brazo telescópico no implica un aumento considerable del

tamaño del conjunto.

9. Es aconsejable mantener la estructura de tracción diferencial para el

movimiento del robot aspirador. Esta estructura facilita la

implantación mecánica y la programación.


10. La potencia de aspiración de 60W utilizada puede reducirse

invirtiendo esfuerzos en la mejora de la servo-válvula y en el acople

de los segmentos que forman el brazo telescópico. El tope

tecnológico hasta la fecha parece rondar los 25W. Debe estudiarse la

posibilidad de reducción de potencia de la aspiradora una vez

optimizada la servo-válvula.

11. El sistema de barredores laterales (Sweepers) se muestra bastante

efectivo con cargas medianas y grandes, pero se aconseja introducir

en el robot aspirador un sistema de cepillos sofisticado para la

mejora de la efectividad de aspiración. Las cerdas de los cepillos

barredores sobresaldrán de la planta del robot aspirador.

12. Las bocas de aspiración utilizadas resultaron ser muy efectivas. La

focalización de la suciedad en un punto de los barredores laterales

permite, con la utilización de una boca estrecha, la mejora de la

capacidad de succión del robot. La boca de aspiración del brazo

telescópico se muestra implacable con pequeñas partículas de

polvo.

13. Las baterías son un aspecto muy importante en el robot aspirador.

Debe procurarse, en la medida de lo posible, seleccionar una

tecnología que garantice una reducción de peso respecto al plomo-

ácido.

14. La altura del robot aspirador prototipo no es tan determinante

como en el caso de los aspiradores robóticas sin brazo, pero es

conveniente mantenerla lo más baja posible. Para lograr reducirla,

se aconseja la realización de un diseño de bolsa de aspiración

adaptado a la forma del robot, la colocación de baterías de poca

anchura, la reducción del tamaño de los motores y ruedas, la

confección de una carcasa exterior de perfil mínimo y la

implantación de un motor de aspiradora más pequeño.


15. Los motores de tracción utilizados han resultado suficientes para

desplazar el robot aspirador. La velocidad de 9,52 cm/s debe ser

mejorada hasta 20 cm/s (tope tecnológico hasta la fecha). Si se

realizan mejoras considerables en el peso del conjunto, es

aconsejable recalcular la potencia de los nuevos motores.

En lo que se refiere a las aportaciones complementarias a los objetivos

esenciales del proyecto destacamos:

1. Incorporación de una servo-válvula de gestión de toma de

aspiración.

2. Incorporación de un sistema de barredores laterales o sweepers y

sus actuadores correspondientes.

3. Posibilidad de recarga más sencilla mediante dos simples bananas

de una fuente de alimentación.

4. Sensor de luminosidad para la señalización del conjunto robot

aspirador durante operaciones nocturnas.

5. Elaboración de una carcasa exterior para el robot aspirador

prototipo.

6. Incorporación de sensores de caída por escaleras.

7. Incorporación de sensor detector de batería baja del aspirador.

8. Implantación de placa de alimentación que permite aislar la

alimentación de diversos bloques del aspirador, para la depuración

de fallos la unidad.

9. Incorporación de alarma de señalización acústica para emergencias.

Memoria. Futuros desarrollos 108

Capítulo 6 FUTUROS DESARROLLOS

En el presente apartado incluiremos aquellas mejoras que se consideran

para la mejora del aspecto y la funcionalidad general del robot aspirador.

1. DESARROLLOS PARTE MECÁNICA:

• Mejora de la carcasa exterior: El robot construido en el presente proyecto tuvo que sufrir varias modificaciones de diseño estructural para mejorar su comportamiento, es por ello que se presenta en su más pura imagen conceptual o de prototipo. Como se pudo observar en el breve estudio de mercado realizado en la sección cuarta del segundo capítulo del proyecto, las personas valoran el aspecto exterior del conjunto. Se propone realizar una carcasa, preferiblemente en plástico o fibra de vidrio que dote al conjunto de un aspecto más atractivo y moderno. Es importante que al encontrarse el brazo retraído no sobresalga de la planta del robot aspirador. Un posible diseño puede contemplarse en la figura inferior.

• Mejora del diseño del brazo telescópico: Aunque el apartado de control del brazo telescópico se encuentra prácticamente resuelto la escasez de medios materiales y tiempo hicieron adaptar el diseño del robot prácticamente al tamaño y forma de la antena eléctrica utilizada para dar movimiento al brazo telescópico. Se propone encontrar una antena eléctrica de automóvil más reducida y optimizar los diámetros de los distintos segmentos que configuran el brazo telescópico para


conseguir menores pérdidas en las uniones entre segmentos y una mayor longitud del brazo (1.10 metros es lo ideal).

• Mejora del diseño de los cepillos: El robot aspirador cuenta con un sistema de cepillos delanteros cuya misión es canalizar la suciedad hacia la boca base de aspiración. Se propone dotar al sistema de un sistema de cepillos con algún tipo especial de cerdas que optimice la limpieza de superficies blandas (como las alfombras) y duras (como la baldosa).

• Mejora en ruedas motrices: Las ruedas incluidas en el prototipo son de un material plástico bastante duro y con bajo coeficiente de rozamiento. Éste hecho es muy relevante ya que en ciertas situaciones podría deteriorar suelos de madera o resbalar ante condiciones de humedad. Se propone sustituir las ruedas motrices por otras fabricadas de un material esponjoso, suave pero a la vez suficientemente rígido como el neopreno de alta densidad. El producto se encuentra disponible en el mercado a un precio poco razonable.

• Mejora diseño servo-válvula de distribución de aspiración: La servo-válvula es un elemento fundamental en el robot aspirador ya que canaliza la succión para que se produzca por la base del robot o por el brazo telescópico. En el presente proyecto se adaptó al diseño a lo que podía proporcionar la industria de forma económica. Para optimizar la canalización del flujo de aire y reducir al máximo la pérdida de carga por codos en la válvula se propone el siguiente diseño en V a aproximadamente 120º:

Figura 47: Detalle funcionmiento válvua Figura 48: Detalle funcionmiento válvua II


• Mejora del diseño de bolsa de aspiración: La bolsa de aspiración en un importante en el robot aspirador ya que delimita, en muchos casos, la autonomía y la eficiencia de la aspiración. Se propone sustituir el recipiente almacenador de suciedad por uno con una forma que se amolde más al espacio asignado al elemento bajo el aspirador. La medida podría incorporar algún tipo de filtro bacteriano (HEPA) que haría que la limpieza del robot aspirador no dañara a personas alérgicas. También sería interesante diseñar un testigo de suciedad electrónico incorporado en la bolsa.

2. DESARROLLOS PARTE ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA:

• Mejora del sistema de baterías: Para el prototipo del proyecto se utilizaron baterías de plomo-ácido de 12V y 6V. Este tipo de baterías tiene como inconveniente el elevado volumen y peso que añaden al robot aspirador. La razón fundamental que tuvo su utilización es su bajo precio. Las baterías de plomo también cuentan con una vida mucho más reducida comparada con las nuevas baterías de Litio (vida de unos 5-7 años) ya incorporadas en el campo de la telefonía móvil. La mejora que se propone es reemplazar las baterías de plomo-ácido por otras más modernas. El cambio supondría una mejora de la autonomía de hasta el 60% y una reducción de peso de hasta el 55%.

• Desarrollo de una base de recarga de baterías: Cuando el robot aspirador detecta que su nivel de batería no es el adecuado debemos recargarlo en una base de recarga de baterías. Preferiblemente, se debería incorporar una base de recarga pensada para recargas automatizadas del robot aspirador, evitando así obligar al usuario a extraer las baterías. La figura inferior muestra una imagen conceptual del centro de recarga.


Figura 49: Aspecto del cargador de baterías teórico

• Reducción e integración de circuitería: En la fase de prototipo lo distintos módulos electrónicos fueron incorporándose según su finalización para poder avanzar en paralelo con las respectivas pruebas del conjunto robot aspirador. Se propone implantar toda la circuitería electrónica en una única tarjeta más compacta y adaptada a la estructura y forma del robot. La medida ahorraría gran parte del cableado que se incorporó en el prototipo y reduciría considerablemente la tasa de fallos por falta de contacto entre conectores y cable.

• Reducción del tamaño y potencia de la unidad aspiradora: Realizándose algunas de las mejoras citadas anteriormente, (especialmente la de la servo-válvula y la del brazo telescópico) también sería factible reducir la potencia de aspiración de 60W a unos 30W que es la potencia que vienen utilizando los aspiradores robóticas más modernos. La reducción de peso, el consumo del conjunto y el tamaño del robot aspirador se verían afectados muy positivamente.


• Incorporación de sensores detectores de suciedad: Se trata de un tipo especial de sensores cuya tecnología no se encuentran dispuestos a facilitar los más avanzados fabricantes de robots aspiradores. La incorporación de este tipo de sensores sería muy interesante para mejorar la relación tiempo/superficie aspirada.

3. DESARROLLOS PARTE SOFTWARE E INTELIGENCIA:

• Incorporación de nuevos comportamientos: Una vez finalizada la construcción de la base de recarga de baterías se debe incorporar una rutina de búsqueda de la estación. El comportamiento podría conseguirse mediante una comunicación vía radio entre base y robot. El robot trataría de moverse de tal manera que no choque contra obstáculos y mejore la potencia de señal recibida. El mercado ya ha dado solución al problema mediante algoritmos, que aunque algo lentos, que cubren la necesidad.

• Incorporación de nuevos comportamientos II: Con el fin de introducir alguna mejora no presente en el mercado, proponemos la comunicación del robot aspirador con ascensores. Mediante una célula infrarroja (a modo de mando a distancia de televisión) el robot podría comunicarse con el ordenador del ascensor para solicitar algún otro piso que aún no limpió. La idea surge al pensar en instalaciones como los hospitales o los grandes complejos de oficinas. Consideramos que, aunque algo futurista, existen hoy los medios para llevarla acabo. Las figuras inferiores pretenden dar una idea del funcionamiento:


Paso1: El robot aspirador solicita al ordenador del

ascensor acceder a un determinado piso vía

infrarrojos. Mediante una comunicación

establecida previamente en robot aspirador sabe

que el ascensor aún no llegó a su piso.

Paso 2: Cuando el ascensor llega al piso del robot,

la unidad de control avisa al robot aspirador de que

puede acceder al ascensor.

El robot comienza su avance hacia las puertas del

ascensor.

Paso 3: Unas células infrarrojas dispuestas

estratégicamente a ambos lados del ascensor dan

la orden al ordenador para abrir las puertas y

permitir el acceso al robot aspirador.

Paso 4: Una vez el robot se introdujo en el ascensor,

se cierran las puertas, se da la señal de ocupado y

se traslada al robot a otro piso para que continúe

allí su labor de limpieza.

Tabla 17: Comportamiento versión futura del robot aspirador

Memoria. Bibliografía 114

BIBLIOGRAFÍA

A continuación se incluyen las referencias bibliográficas utilizadas para la

consecución del proyecto:

• Libros consultados:

-“Microbótica” Tecnología, Aplicaciones y Montaje Práctico. Autores: José

Mª Angulo Usategui, Susana Romero Yesa, e Ignacio Angulo Martínez.

Editorial THOMSON.

-“Where am I?” Sensors and Methods for Mobile Robot Positioning.

Autores: J.Borenstein, H.R.Everett y L.Feng. Editorial The University of

Michigan. 1996 Edition.

-“Electrónica 2ª Edición”. Autor: Allan R.Hambley. Editorial: Pearson

Prentice Hall

• Artículos de revistas, presentaciones, manuales usuario, estudios etc..

-“Seminario Construcción de Robots”. Diseño y Contrucción de

Microrrobots.

Autor: D.Julio Pastor Mendoza

- “Seminario Control de Motores”. Diseño y Construcción de

Microrrobots.


Autor: D. Jesús Ureña Ureña.

-“iROBOT ROOMBA SE Owners Manual”.

-“Electrolux Trilobite Owners Manual”

-“Scientific American Working Knoledge Funcionamiento Cortacésped

Intelligente” Autor: Mark Fischetti.

-“A Vacuum in the Market”. Autores: F. Cassidy y T.Walker

-“European Ecolabel: Vacuum Cleaners Technical Study on Criteria

Definition and Updating”. Autor CSTB en cooperación con

CERTIFICACIÓN AFNOR para la comisión europea.

• Links de Internet y direcciones de correo :

Dirección electrónica : http://www.alibaba.com

Descripción: Página de marcado carácter comercial pero que permite conocer gran

variedad de modelos de robots aspiradores presentes en el mercado. La página incluye

breves descripciones técnicas sobre los robots aspiradores. Última visita Enero 2007.

Dirección electrónica : http://www.howstuffworks.com

Descripción: Página de curiosidades de ámbito general. Los artículos presentados son

de gran calidad y cuentan con trabajados esquemas gráficos que ayudan a la

compresión de los más complicados sistemas. Última visita Febrero 2007.

Dirección electrónica : http://www.dyson.com http://www.irobot.com


Descripción: Dyson e iROBOT representan la tecnología más puntera y un ejemplo de

estrategia de llegada al mercado respectivamente. Merece la pena visitar estos

fabricantes. Última visita Febrero 2007.

Dirección correo: [email protected] [email protected]

Descripción: Se trata de dos catedráticos de la universidad de Alcalá de Henares.

Durante la presentación de la aspiradora inteligente prototipo en la feria “Madrid por la

Ciencia” mostraron gran interés por el proyecto y ofrecieron su ayuda para consultas

etc..

Dirección correo : [email protected], [email protected]

Descripción: Se trata del director del presente proyecto y del alumno proyectista del

proyecto complementario Programación y Control del Brazo Telescópico.

Estudio económico. Bibliografía 117

Parte II ESTUDIO ECONÓMICO

Estudio económico. Bibliografía 118

En el apartado de resultados del presente proyecto, queda demostrado el

correcto funcionamiento del robot aspirador inteligente desarrollado. Por

ello, merece detenerse para analizar la viabilidad del traslado del

aspirador al mercado.

El mercado de las aspiradoras inteligentes movió en Estados Unidos 4.1

Billones de dólares en 2006. Es un sector que lleva creciendo entorno al 9%

desde el año 2001. Las ventas entre los años 2002 y 2003 fueron de 570.000

unidades vendidas en todo el mundo.

La aspiradora inteligente prototipo construida, cuenta con una importante

mejora tecnológica que ninguna aspiradora tenía hasta ahora: “Un brazo

telescópico aspirador inteligente”. Este hecho le dota de una gran ventaja

competitiva pero no olvidemos que es fácilmente copiable.

Aunque el aspecto estético del prototipo no es muy atractivo a la vista,

una mejora en la carcasa y en ciertos aspectos puntuales haría que

mereciera una oportunidad de entrada en el mercado. Las unidades

presentes hasta hoy, quedan claramente por debajo en cuanto al acceso a

rincones se refiere. El modelo desarrollado de aspirador entraría a

sustituir la tecnología existente sin brazos telescópicos.

La elección de un buen modelo de negocio, la estrategia de introducción

del producto en el mercado y la elección del momento, podrían convertir

al hoy prototipo aspirador en un producto estrella en el sector de los

electrodomésticos.

Manual de usuario. Bibliografía 119

Parte III MANUAL DE USUARIO


www.upco.es


ÍNDICE DEL MANUAL

Instrucciones importantes de seguridad………………………3

Descripción del producto………….……….……………...…….……6

Carga y recambio de las baterías………..……………………...…8

Puesta en marcha, parada y pausa………………………….........9

Guía de problemas y soluciones………………………………….12

Especificaciones técnicas……………………………………………..14


Instrucciones Importantes de Seguridad

Peligro Advertencia Precaución

INSTRUCCIONES GENERALES DE SEGURIDAD

Campos de utilización

• Utilice el aspirador para limpiar sólo suelos domésticos comunes, incluyendo madera, baldosas, linóleo, moquetas de pelo corto y medio.

• No utilice el aspirador para limpiar:

- Suelos mojados (incluyendo por líquidos inflamables o combustibles).

- Baños, cocinas u otras habitaciones húmedas.

- Escaleras.

- Mesas y estanterías.

- Objetos ardiendo o humeando (cigarrillos, cerillas, cenizas calientes).

- Habitaciones sin vigilar con chimeneas abiertas o sistemas de la calefacción de fuego vivo (braseros).

Niños, animales y otras consideraciones

• El robot aspirador no es un juguete. Vigile los niños pequeños y los animales de compañía para que no jueguen con el aparato.

• No se siente ni apoye nada sobre el robot. Podría romperse.

ANTES DE LIMPIAR

Riesgo de caída


• El robot no puede detectar desniveles inferiores a 10 centímetros. Por tanto, puede caerse por una escalera o de una terraza si el desnivel es pequeño. Por consiguiente, asegúrese que no puede caerse por ningún sitio.

Objetos en el suelo

• Antes de utilizar la unidad, recoja los objetos como ropa, papeles sueltos, manteles, telas, cables, y objetos frágiles. Podrían impedir el correcto funcionamiento del robot.

• Retire también los objetos pequeños que puedan ser aspirados y que no quiera que esto suceda (monedas, billetes, fichas, etc.).

Otras consideraciones

• Antes de limpiar, asegúrese de que los cepillos están en buenas condiciones.

• Mire que la bolsa de basura del robot no esté llena y la tapa esté cerrada.

• No maneje el robot si tiene las manos húmedas

DURANTE LA LIMPIEZA

Riesgo de choque

• Para evitar tropezones con el robot, asegúrese de que todas las personas de la vivienda sepan que está funcionando.

Líquidos

• No deje que el robot limpie líquidos. Esto podría dañar seriamente el aspirador.

DESPUÉS DE LIMPIAR

Limpieza del robot


• Limpie regularmente la superficie los sensores (especialmente los de desnivel) con un paño limpio y suave de algodón que no esté húmedo.

• Para la limpieza del resto del robot use un paño limpio y seco.

• El brazo telescópico precisa de un mantenimiento especial. Cada aproximadamente 600h de funcionamiento las uniones entre los segmentos telescópicos deben ser engrasadas con aceite multiuso.

• Mantenga las bocas de aspiración de base y brazo telescópico limpias y libres de suciedades pegajosas.

Vaciado de la bolsa de suciedad

• Vacíe con cuidado el depósito de suciedad. El polvo recogido en la unidad puede causar reacciones alérgicas a las personas sensibles.

• Es posible que el robot aspire veneno para ratas, insectos, etc. Por razones de seguridad, vacíe el polvo en una bolsa de plástico, ciérrela y tírela a la basura.

• Si lo considera conveniente, utilice guantes de fibra de látex para el vaciado de la bolsa de aspiración.

Baterías

• No tire las pilas agotadas en cualquier sitio. Envíelas al sitio indicado para reciclarlas. Infórmese en su municipio de los lugares acondicionados para el reciclaje de baterías. No olvide que se trata de un producto muy contaminante para el medioambiente.

• Bajo ninguna circunstancia caliente o exponga al fuego las baterías. Pueden llegar a explotar.

ALMACENAJE

Lugar de almacenaje

• Guarde el robot y sus accesorios en un lugar frío , ventilado y seco.

• Asegúrese que ningún menor pueda ponerla en funcionamiento accidentalmente.


Descripción del Producto


Carga y Recambio de las Baterías

1. Cargue el robot durante unas cuatro horas antes de la primera utilización.

2. La unidad robot prototipo no cuenta con base y algoritmo de búsqueda de carga automática. Debe usted recargar el aspirador cuando trascurran aproximadamente 20 minutos de uso o se active la alarma acústica interna.

3. El robot aspirador cuenta con baterías de 12V y 6V. La recomendación del fabricante es cargar las baterías a 13.8V y 7.5V de tensión de flotación respectivamente.

4. Para la carga de las baterías de 12V conecte el polo positivo del cargador al hueco banana hembra y el polo negativo al hueco banana hembra negativo de la placa de alimentación.

5. La carga de la batería de 6V debe realizarse conectando unos conectores tipo cocodrilo a las bornas de la batería. Recuerde conectar el polo positivo (+) con el positivo del cargador y el polo negativo (-) al negativo del cargador.

6. La corriente de carga no debe superar los 200mA en la carga de las baterías.

7. Sea cuidadoso al desconectar las bananas de las baterías y evite el contacto entre las bornas de signo opuesto.

8. A los 2 años de funcionamiento y como mantenimiento preventivo deposite las baterías usadas en un lugar destinado especialmente a tal efecto.

No realice el proceso de carga si no cuenta con los

conocimientos necesarios. Pida ayuda o consejo a un

experto


Puesta en Marcha, Parada y Pausa PUESTA EN MARCHA Para empezar a utilizar su aspirador siga los siguientes pasos en el orden que se indican. ¡OJO! En caso de alterar el orden el robot no funcionará como debiera hacerlo:

1. Abra la tapa superior, inserte la PDA, y conéctela al cable que hay. A continuación pulse el botón que indica la figura para encenderla.

2. Encienda la aspiradora pulsando los dos interruptores que muestra

la siguiente figura. Las dos luces deberán encenderse.

3. Ejecute el programa “Aspiradora”


4. Pulse el botón “Start”. Aparecerá un punto verde en la pantalla de la PDA. Si fuera rojo, consulte el apartado “Guía de Problemas y Soluciones” de este manual.

5. Baje la tapa superior.

PARAR EL ROBOT El robot dejará de moverse cuando se agote la batería del motor de aspiración y empezará a sonar una alarma acústica. Tanto para este caso como si se quiere parar antes el robot, los pasos que se deben seguir son:

1. Abra la tapa superior y pulse el botón “Stop” de la PDA. Aparecerá un punto verde en la pantalla de la PDA. Si fuera rojo, consulte el apartado “Guía de Problemas y Soluciones” de este manual.

2. Pulse de nuevo los dos interruptores que pulsó para encenderlo.

Las dos luces deberán apagarse. Y la alarma dejará de sonar (en caso de que lo hiciera por batería baja).

3. Apague la PDA, pulsando de nuevo el botón que usó para

encenderla. Extráigala si quiere (no es necesario). PAUSA Puede ser que quiera parar un momento el robot y a continuación volverlo a poner en marcha. En tal caso de hacer lo siguiente:

1. Abra la tapa superior y pulse el botón “Stop” de la PDA. Aparecerá un punto verde en la pantalla de la PDA. Si fuera rojo, consulte el apartado “Guía de Problemas y Soluciones” de este manual.

2. Pulse el botón “Start” cuando desee que vuelva a limpiar, y baje la

tapa.


Guía de Problemas y Soluciones Si tiene problemas con su aspirador, lo más probable es que pueda solucionarlo ayudándose de la siguiente tabla. Si tiene dudas NO TOQUE NADA y consulte.

Problema Solución No se encienden las luces de encendido del aspirador.

Compruebe que las baterías están conectadas, cargadas y que no se ha soltado ningún cable de alimentación. Si tiene dudas no toque nada y consulte.

Al pulsar Start el punto de la PDA es rojo.

Pulse el interruptor de la luz blanca (no debe lucir) para que el robot no se mueva. Salga del programa Aspiradora y vuelva a entrar. Si persiste el problema, compruebe que la luz amarilla de encendido de la aspiradora luce. Si sigue sin ir, compruebe que la PDA está conectada a su cable y reiníciela. Como última medida quite la carcasa y reinicie la TCS. Cuando el punto sea verde, pulse en interruptor de la luz blanca (tiene que lucir).

Al pulsar Stop el punto de la PDA es rojo.

El robot no se parará. Tendrá que pulsar los 2 interruptores de alimentación para apagarla. A continuación pulse sólo el de la luz amarilla (debe lucir) y compruebe que al darle a Start el punto es verde. Entonces pulse el interruptor de la luz blanca (debe lucir). En caso de que siga rojo leer la solución al problema anterior.

La alarma acústica está sonando.

Debe apagar el aspirador y proceder a cargar las baterías. Al apagar el aspirador la alarma dejará de sonar.

El robot no aspirada o lo hace muy mal.

Vacíe la bolsa si estuviera llena. Compruebe que no hay nada obstruido en los tubos de aspiración. Limpie el filtro del motor.

La PDA no se enciende. Reiníciela. Si sigue sin encenderse es que se ha acabado su batería. Cárguela.

El robot no detecta las escaleras.

Limpie los sensores de desnivel como se dice en este manual. Y compruebe si en otras escaleras pasa lo mismo. Podría ser que el desnivel fuera muy pequeño y no se detecte.

El robot se choca continuamente.

Limpie los sensores tal y como se dice en el anual.

Si su problema no está entre éstos no intente ninguna solución si no está seguro de saber lo que hace y consulte a su proveedor.


Especificaciones Técnicas Modelo ELEFENTA 001 – Prototipo Diámetro 37 cm Altura 27 cm Peso en vacío 8.5 Kg Peso máximo en carga 10 Kg Potencia aspiración 60W Velocidad 9.52 cm/s Ruido 73 dB Batería motor aspiración Plomo-Ácido 6V 4.8 Amp/h Tiempo de carga bat. Mot. Asp. 3h Autonomía bat. Mot. Asp. 20 min Baterías motores ruedas 2x Plomo-Ácido 12V 1.4 Amp/h Tiempo de carga bat. Mot. Rued. 2.5 h Autonomía bat. Mot. Rued. 30 min Filtro de polvo Esponja polvo normal Capacidad bolsa 0.3 L Electrónica controlada por TCS-2 Sensores desnivel SHARP mod.GP2D12 Sensores proximidad Devantech Ltd. mod. SRF04 Sensores control brazo SHARP mod.GP2D12 Material de la carcasa Plástico Velocidad máxima del brazo 15 cm/s Ruedas motrices 2x 7.5 cm diámetro Distancia al suelo desde plataforma base

13 cm

Capacidad para aspirar suelos húmedos

No cuenta con capacidad para aspirar suelos húmedos

Material de la bolsa Plástico Temperatura de uso 10º- 50º Accesorios No disponible Avisador de bolsa llena Nivel de suciedad visible a través

de bolsa trasparente Señalización de funcionamiento SÍ, 10 luces LED para condiciones

de trabajo nocturnas Tiempo en limpiar 15 2m 8.5 min

Presupuesto Económico. Bibliografía 132

Parte IV PRESUPUESTO ECONÓMICO


A continuación se presenta el presupuesto económico para la realización

del robot aspirador prototipo.

SUBCONJUNTO DESCRIPCIÓN DEL ARTÍCULO UNIDADES PRECIO

COMPRA UNIDAD €

TOTAL €

BRAZO TELESCÓPICO Antena eléctrica 12V 12W 1 35 35

Boca aspiracion 1 2 2 Sensores infrarrojos gp2d12 36 3 18,35 55,05 Sensores digitales 4 2,5 10 tubo PVC diam 24mm long 390mm 1,5€/m 1 0,59 0,59 tubo PVC diam 30mm long 400mm 1,5€/m 1 0,6 0,6 tubo PVC diam 20mm long 380mm 1,5€/m 1 0,57 0,57 Tornillo metrica C.Ancha Hend Azinc 5x60 2 0,25 0,5 Arandelas AC.zincado D.5 8 0,09 0,72 Tuerca métrica C.cilind Hend A.zinc 4x12 6 0,06 0,36 Tuercas Mariposa AC.zincado D.5 2 0,14 0,28 Tornillo métrica C.cilind Hend A.zinc 4x12 2 0,12 0,24 Pieza mecano 1 0,5 0,5 Bridas 2.5x100mm 8 0,1 0,8 Extensor cable retráctil USB portátil 1 1,75 1,75 Tubo plastico transpa. long 300mm 3€/m 1 0,9 0,9 Cerdas escoba 1 0,4 0,4

Total Brazo Telescópico 110,26 €

SWEEPERS (BARREDORES)

Motores con reductora ref GH12/2217Y 12V 600mA 120rpm 2 19,55 39,1

Bridas 2.5x100mm 4 0,1 0,4 Tornillo metrica C.Ancha Hend Azinc 5x60 4 0,25 1 Arandelas AC.zincado D.5 8 0,09 0,72 Tuercas Mariposa AC.zincado D.5 4 0,14 0,56 Tuerca métrica C.cilind Hend A.zinc 4x12 4 0,06 0,24 Discos de pulido/barnizado madera 2 3 6 Tornillo métrica C.cilind Hend A.zinc 4x12 4 0,12 0,48

Total Sweepers

(Barredores) 48,50 € BASE DEL ROBOT

Base madera 0,2 m2 6€/m2 1 1,2 1,2 Liston de madera 2x2,5cm2 long 400mm 1 0,54 0,54 Tacos madera 4,5x4,5cm long 8 2 0,2 0,4 Soporte motores de madera 2 1,5 3 Motores con reductora 24V 0.8A 250rpm 2 40 80 Rueda loca 1 3,5 3,5 Pinza papel 3 0,2 0,6 Tuerca métrica C.cilind Hend A.zinc 4x12 16 0,06 0,96 Arandelas AC.zincado D.5 13 0,09 1,17 Motor aspiradora 60W 6V Moulinex 1 50 50 Válvula esfera pegar PVC-Pres EPE D20 1 6,54 6,54


Manguito liso H-H PVC-PRES EPE D20 1 0,42 0,42 Tubo plástico long 200mm 1 2,5 2,5 Boca base aspiración plástico 1 2 2

Bolsa suiedad (recipiente de pelotas de tenis 1 1,1 1,1

Escuadras ángulo 30x30mm Bicr mod 3 0,15 0,45 Tuerca métrica C.cilind Hend A.zinc 4x12 3 0,06 0,18 Tuercas Mariposa AC.zincado D.5 3 0,14 0,42 Pintura madera color rojo LEROY MERLÍN 1 9,66 9,66 Barniz madera LEROY MERLÍN 1 9,95 9,95 Ruedas motrices diámetro 7,5 cm 2 2,15 4,3 Bateria 6V plomo-acido 4,8 A/h 1 20 20 Bateria 12V plomo-acido 1,2 A/h 2 14,71 29,42 Sens ultrasonicos SRF04 DEVANTECH 4 19,25 77 Sens infrarrojos gp2d12 36 2 18,35 36,7 Cinta velcro recambio tesa 5,60M 1 5,78 5,78 Servo FUTABA S3010 5V Par 6,5Kg 1 25 25 Total Base Robot 372,79 €

CARCASA EXTERIOR

Cubo lavandería diam 500mm 1 4,6 4,6 Pintura spray efecto decor sat nitro 400ml 1 7,68 7,68 Pintura spray efecto decor brillo 400ml 1 12,55 12,55 Tornillo metrica C.Ancha Hend Azinc 5x60 4 0,25 1 Led luz difusa 10 0,2 2 Visagra 2 piezas corta para arcón 1 2,7 2,7 Arandela AC.zincado D.5 20 0,09 1,8 Interruptor 2 circuitos 3A 1 1,75 1,75 Burlete umbral tesa marrón 1 2,9 2,9 Microinterruptor 4 0,4 1,6 PLACA ILUMINACION Amplificador operacional LF411 3 0,5 1,5 Resistencia 0,25W 12 0,09 1,08 Resistencia 2W 1 0,2 0,2 Clemas sujecion cable 2 0,75 1,5 Potencioetro 10K 1 0,2 0,2 Transistor de potencia BD135/137/139 1 0,9 0,9 Placa de insercion baquelita 9x8cm2 1 5,5 5,5 Sensor luminosidad LDR 1 1 1 Total Carcasa Exterior 50,46 €

PLACAS ELECTRONICAS

ACTUADOR ASPIRADOR Led luz difusa 2 0,2 0,4 Timbre electrónico 1 0,8 0,8 Microinterruptor 1 0,4 0,4 Transistor señal npn 3904 1 0,3 0,3 Portafusible 1 0,42 0,42 Fusible 16A 1 0,14 0,14 Relé 4571 1 N0 13/30A 12V (SPB) 2 2,33 4,66 Resistencia 0,25W 4 0,09 0,36


Disipador 1 0,8 0,8 Diodo de potencia BYW80-200 1 1,3 1,3 Placa inserción fibra vidrio 12x5cm2 1 8 8 Diodo 1 0,3 0,3 Conectores de insercion placa 3 0,75 2,25 PUENTE H ANTENA Transistor señal npn 3904 1 0,3 0,3 Diodo 4 0,3 1,2 Resistencia 0.25W 2 0,09 0,18 Zocalo 18 pines 1 0,5 0,5 Integrado L293B 1 2,57 2,57 Conector de insercion placa 4 0,75 3 Placa inserción fibra vidrio 4x7cm2 1 4 4 PUENTE H MOTORES DE TRACCION Transistor señal npn 3904 2 0,3 0,6 Diodo 8 0,3 2,4 Resistencia 0.25W 4 0,09 0,36 Zocalo 18 pines 1 0,5 0,5 Integrado L293B 1 2,57 2,57 Conector de insercion placa 5 0,75 3,75 Placa inserción fibra vidrio 4x7cm2 1 4 4 PLACA ALIMENTACION Clemas de insercion placa 2 cables 2 0,75 1,5 Banana hembra 2 0,8 1,6 Interruptor 3A 1 circuito 2 1,5 3 Led luz difusa 2 0,2 0,4 Resististencia 0.25W 2 0,09 0,18 ACTUADORS WEEPERS Relé 12V 10A 2 contactos 1 2,15 2,15 Portafusible inserción en placa 1 0,42 0,42 Fusible 4A 1 0,14 0,14 Transistor señal npn 3904 1 0,3 0,3 Diodos 2 0,3 0,6 Resistencia 0.25W 2 0,09 0,18 Conectores de insercion placa 3 0,75 2,25 Placa insercion fibra vidrio 7x4cm2 1 4 4 COMPARADOR NIVEL BATERIA Amplificadores operacionales LF411 3 0,5 1,5 Led luz difusa 2 0,2 0,4 Zocalo 18 pines 3 0,5 1,5 Resist 0.25W 7 0,09 0,63 Microinterruptor 1 0,4 0,4 Clema de insercion placa 2 0,75 1,5 Placa insercion fibra vidrio 10x3,5cm2 1 6 6 TCS (MICROCONTROLADORA) 1 35 35 PDA HP iPAQ hx2190 1 384 384

Total Placas Electrónicas 493,71 €

OTROS MATERIALES

Pegamento loctite Super Glu-3 3 5,9 17,7


Estaño soldadura Salki ref. 8500118 1 1,95 1,95 Cartucho silicona 3 0,6 1,8 Cable termorretractil 50cm 5€/m 1 2,5 2,5

Cable 2x0,75mm Rojo/Negro 4,5m 0,43€/m 1 1,94 1,94

Cable 4mm 1m 0,88€/m 1 0,88 0,88 Pieza lego 7 0,2 1,4 Total Otros Materiales 28,17 €

TOTAL COSTE MATERIALES Total Brazo Telescópico 110,26 €

Total Sweepers (Barredores) 48,50 € Total Base Robot 372,79 €

Total Carcasa Exterior 50,46 € Total Placas Electrónicas 493,71 €

Total Otros Materiales 28,17 € TOTAL 1.103,89 €

TOTAL COSTE MANO DE OBRA DIRECTA Precio hora ingeniero €/h 40,00 €

Horas por semana 40 CÁLCULO HORAS MANO OBRA DIRECTA

Número de semanas Horas Total euros

Documentación Previa 4 160 6.400,00 €

Desarrollo Técnico

Ingeniería y Diseño (Mecanica. y Control)

3 120 4.800,00 € Ejecución de circuitería electrónica y

montaje eléctrico del conjunto 5 200 8.000,00 € Programación TCS

(Microcontroladora) 2 80 3.200,00 €

Supervisón, Pruebas y Chequeo 2 80 3.200,00 € Documentación del Proyecto 1,5 60 2.400,00 €

TOTAL € 28.000 €

TOTAL COSTES INDIRECTOS

Descripción del concepto Coste € Gastos de servicios generales. Luz, equipos y comunicación 15,00 €

Gastos adicionales de materiales deteriorados 10,00 € TOTAL € 25,00 €


COSTE TOTAL PROYECTO Coste €

Coste TOTAL (MOD+C.Directos+C.Indirectos) 29.128,89 € 16% I.V.A 4.660,62 €

TOTAL COSTE PROYECTO 33.789,51 €

DISTRIBUCIÓN COSTE PROYECTO CONCEPTO COSTE € % COSTE PROYECTO

MOD 28.000,00 € 96,12% C.D. 1.103,89 € 3,79% C.I. 25,00 € 0,09%

Data sheets. Bibliografía 138

Parte V DATA SHEETS

Parte I Memoria · proyecto forma parte de un conjunto de dos proyectos que completan el desarrollo...

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