Proyecto Paola Brazo Robotico Con Sistema Hidraulico1

 

REPÚBLICA REPÚBLI CA BOLIV BOLIVARIANA ARIANA DE VENEZU VENEZUELA ELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION COLEGIO PRIVADO PRIVADO “JUAN DE DIOS ANDRADE” VALERA, EDO. TRUJILLO

BRAZO ROBÓTICO IMPULSADO P POR OR FLUIDOS

Integrante: Freydmar Paola Jiménez Torres C.I.: 27.677.991 N° de lista: 14 5to año sección “A”

Junio, 2017.

 

INTRODUCCIÓN

  El proyecto presenta el desarrollo de un “Brazo Robótico impulsado por Fluidos” correspondiente al Proyecto de Física para la “Feria Tecnológica 2017”. Dentro de este documento se encuentran los pasos necesarios para poder realizar un Brazo Robótico, los materiales que se involucran en su desarrollo, así como los principios que los sustentan, sus antecedentes y los cálculos aplicados. La elección de este proyecto se debe a la simplicidad en la elaboración de un Brazo Robótico, pues además de que los materiales utilizados son fáciles de conseguir y los fundamentos tanto químicos como físicos son los adecuados para dar una explicación correcta y muy fácil de comprender, esta investigación abarca desde los orígenes de las Definic Definiciones iones de los fluidos, Leyes de la Hidrostática e Hidrodinámica hasta los descubrimientos de Blaise Pascal en donde enuncia su Principio que es el precursor de la Prensa Hidráulica.  

En nuestra época estos brazos robóticos robóticos son utilizado utilizadoss para diferente diferentess objetivo objetivoss

como son: para las construcciones, construcciones, para el transporte de carga, para la simulación del funcionamiento de las partes del cuerpo humano como dedos, antebrazos, brazos, piernas, pero en el futuro uno de los aparatos con mayor innovación por su uso practico, que requiere de poco esfuerzo.

 

REFERENTES TEÓRICOS  

El proyecto se basa en el Principio de Pascal o Ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: “la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido”.  

Joseph Bramah es cconocido onocido por haber inventad inventadoo la prensa hidráulic hidráulica. a. JJunto unto con

William George Armstrong son conocidos como los padres de la ingeniería hidráulica. La prensa hidráulica depende del principio de Pascal, que la presión a lo largo de un sistema cerrado es constante. La prensa tiene dos cilindros y pistones de diferentes zonas de la sección transversal. Si se ejerce una fuerza sobre el pistón más pequeño, esto se traduzca en un mayor vigor en la más grande del pistón. La diferencia de las dos fuerzas será proporcional a la diferencia en el área de los dos pistones. Los brazos robóticos han contribuido en la industria, dado que son capaces de trasladar objetos muy pesados, generalmente ha desplazado en muchas áreas a los humanos por ser más rápidos y eficaces.  

En la elaboraci elaboración ón del proyecto, se utilizaron principalm principalmente ente jeringas y m mangueras angueras

para aprovechar la fuerza que estas pequeñas prensas hidráulicas proporcionan y así darle movimiento a lo que más tarde conformará el brazo robótico el cual sirve para levantar objetos a distancia, que al compararlo con una grúa podemos apreciar su utilidad.  

También se utilizo cartón, los palitos de altura, pega loca, silicona, las jeringas, las

mangueras y la parte que serviría como pinza, las unimos a las partes del brazo con silicona, acomodándolas estratégicamente para que pudieran dar movimiento a las articulaciones, que son las bisagras.

 

BRAZO ROBÓTICO HIDRÁULICO.  

Un brazo robótico hidráuli hidráulico co (impulsad (impulsadoo ppor or fluidos) es una estructura o aparato

mecánico que se divide en tres partes unidas entre si y que se pueden mover independientement independi entementee una de la otra y dichos movimie movimientos ntos son realizados por aumento o disminución de la presión ejercida por un medio líquido y un medio gaseoso, su nombre nom bre se deri deriva va por porque que es par pareci ecido do a un bra brazo zo que se

une une a un antebr antebrazo azo,,

hidráulico es porque los movimientos son por medio de presión de un líquido que es su caso; agua y aire, que están bajo presión y robótico, realizado por sistemas basados en estructura estructurass mecá mecánica nicass articula articuladas das entonc entonces, es, si unim unimos os los térm términos inos nos queda Brazo Robótico impulsado por Fluidos.  

El Braz Brazoo hid hidrául ráulico ico apare apareció ció basá basándos ndosee en el descubri descubrimie miento nto de la prensa prensa

hidráulica de Pascal la cual permite levantar grandes masas con pequeña pequeñass fuerzas que se aplica en el brazo hidráulico. En la antigüedad por la necesidad de construir grandes edificaciones crearon una herram her ramie ienta nta pa para ra lev levan antar tar y trans transpor portar tar gra grande ndess ma masa sass que que ut utili iliza zaba bann para para la construcción; esta herramienta era un brazo de madera que giraba sobre un eje para poder levantar y llevar el material de un lugar a otro.   El brazo constaba de un sistema de poleas que por la fuerza de los trabajadores que  jalaban las cuerdas le permitía levantar el material y luego bajarlo cuando se disminuía la fuerza. Con el transcurso de los años este brazo fue adquiriendo mejorías tanto en materiales como en su funcionamiento. Cuando Pascal descubre la prensa hidráulica estos brazos cambiaron radicalmente ya que se comenzaron a utilizar un sistema parecido a la prensa hidráulica, las cuales permitían levantar grandes pesos con menos esfuerzo.  

En nuestra época estos brazos hidráulic hidráulicos os son utilizad utilizados os para diferente diferentess oobjetivos bjetivos

como son: para las construcciones, construcciones, para el transporte de carga, para la simulación del funcionamiento de las partes del cuerpo humano como dedos, antebrazos, brazos, piernas, entre otros.

 

ROBÓTICA  

La robó robótica tica es una cie ciencia ncia o ram ramaa ddee la tecnolog tecnología, ía, que est estudia udia el diseño diseño y

construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica o la informática. HIDRÁULICA La hidráulica es una rama de la mecánica que trata del equilibrio ( Hidrostática) y movimiento (Hidrodinámica) de los fluidos y se encuentra presente en la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los líquidos la cual tomó sus principios de las Leyes de Newton. PRESIÓN HIDROSTÁTICA:  

La hid hidrostática rostática es la rama de la mecánica mecánica de fluidos o de la hi hidráulica dráulica,, que estudia

los fluidos en estado de equilibrio, es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.   Un fluid fluidoo pesa y ejerce presión ssobre obre las paredes, sobre el fondo del recipient recipientee que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicu perpendicular lar a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. PRINCIPIOS DE LA HIDRODINÁMICA  

Un sistema hidráuli hidráulico co tiene dos concepto conceptos: s: fuerza; que es toda acción capaz de

cambiar la posición de un objeto, y la presión; que es el resultado de dividir esas fuerzas por la superficie de dicho objeto que tiene en contacto sobre el suelo.  

La prensa hidráulica se consigue, empujando por medio del agua que se encuentra

 

dentro de una jeringa que se comunica con otra a través de mangueras llamados conductores y se proyecta como cilindró hidráulico, los líquidos tienen algunas característica que los hacen ideales para la función como son: el movimiento y los mismos son adaptables a la superficie. PRINCIP PRIN CIPIO IO DE ARQ ARQUÍM UÍMEDE EDES: S: El principio de Arquímedes Arquímedes es un principi principioo físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volúmen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de Empuje Hidrostático o de Arquímedes, y se mide en Newtons. SU USO  

Tra Transmisión nsmisión de presión: Una fuerza mecánic mecánicaa eess aplicada aplicada en una bisagra o pistón

(A). La presión interna desarrollada en el fluido por su la densidad ejerciendo una presión de empuje en la otra bisagra o pistón (B). Según la ley de Pascal la presión desarrollada en el fluido es igual en todos los puntos por la que la presión desarrollada en el pistón B es igual a la presión ejercida en el fluido por el pistón A, asumiendo que los diámetros de A y B son iguales y sin importar el ancho o largo de la distancia entre los pistones, es decir por donde transitará el fluido desde el pistón A hasta llegar al pistón B. Aplicación de presión en jeringas: un largo cilindro puede ser dividido en dos cilin cilindro dross indiv individ idual uales es del mism mismoo diám diámetr etroo y col coloc ocado adoss a di dista stanc ncia ia uno de otr otroo conectados conectad os entre sí por una tubería o conduct conducto. o. El mismo princip principio io de transmisió transmisiónn de la presión puede ser aplicado, y la presión desarrollada en el pistón B va a ser igual a la presión ejercida por el pistón A. En esta aplicación de presión en las jeringas hacemos una transferencia de energía en el fluido.

 

MATERIALES Y HERRAMIENTAS  

Jeringas (8 de 10ml): serán utilizada utilizadass para hacer funciona funcionarr el brazo hidráulic hidráulicoo ya que gracias a ellas el brazo tendrá movimiento y es lo más esencial que necesita el brazo para funcionar.  

Palitos de altura o chino (2): serán utilizados para que el brazo se mueva de arriba

hacia abajo.  

Cartón: es lo esencial para poder elaborar el brazo hidráulico ya que gracias a este

se podrá dar forma al brazo.  

Mangueras De Suero (de 1,5cm): se utilizara para unir las jeringas para poder darle

movimiento al brazo, también se utilizara para que pase el líquido de una jeringa a otra.  

Agua: será utilizado para demostrar que un líquido con poca densidad es necesario

aplicar mayor fuerza.  

Silicona y Pega loca: para unir todas las partes del brazo hidráulico.

 

Abrazaderas (16): que servirá para hacer las poleas

 

Pintura: se utilizara para darle color al brazo.

 

Papel: un trozo

 

Alambre (40cm): para hacer las articulaciones de la pinza

 

Regla: para hacer las mediciones

   

Tijeras y cúter: para realizar los cortes Pinza alicate: para hacer el doblado a los alambres

PROCEDIMIENTO  

Primero se hace un diseño de como va a ser el brazo hidráulico teniendo en cuenta

algunos ángulos para poder poner las jeringas que darán el movimiento a el brazo. Se corta en el cartón cada parte. Los palitos de altura servirán para unir cada pieza y hacer las articulaciones del brazo. Luego se usan los palitos de paleta y se hace lo que es la forma de la pinza según la estructura planteada y unir con el alambre. Luego al

 

poner las jeringas asegurarlas con unas abrazaderas en los lugares donde se pueda permitir algún movimiento ( normalmente el movimiento siempre es encontrado es un ángulo). Para finalizar, se colocan las mangueras que se conectaran a las jeringas para poner el agua y probar la presión para ejecutar cada movimiento movimiento del brazo, realizar el control de mando con las otras jeringas y pegarlas con abrazaderas y listo. En este paso es importante evitar en el interior del sistema jeringa-manguera-jeringa quede aire, pues el aire se expande y contrae con facilidad, lo que disminuye el efecto de expansión y contracción del sistema. La cantidad de agua que se coloque debe ser la que cabe en la jeringa y en el interior de la manguera.

FUNCIONAMIENTO   Las jeringas jeringas,, la lass mangueras mangueras y la pparte arte que serviría como pinza, las unimos a la lass partes del brazo con silicón, acomodándolas estratégicamente para que pudieran dar movimiento a las articulaciones, que son las bisagras. La razón por la que utilizamos cuatro cua tro par pares es de jerin jeringas gas y ma mangu nguera eras, s, es por porque que neces necesit itába ábamo moss reali realizar zar una una transmisión de presión para así lograr que los émbolos de las jeringas se muevan a una cierta distancia, provocando el movimiento del brazo, al ser acomodadas en la estructura de cartón. Como fluido, utilizamos únicamente agua, ya que nos pareció de muy fácil acceso. Cada Ca da par de jering jeringas as funcio funciona na como como una pre presa sa hid hidráu ráulic lica, a, tenem tenemos os un flu fluido ido confinado y lo transmitimos a la otra jeringa aplicando una fuerza en el émbolo, esta se transmite y hace que se mueva el otro émbolo. Este experimento utiliza la compresibilidad del agua para transmitir la fuerza ejercida por una persona en el pistón de una jeringa, en el exterior del diseño del brazo a otra jeringa en su interior moviendolo, para el tratamiento de mando es preciso emplear jeringas que controlen y dirijan el fluido de forma prestablecida, para efectuar las funciones relativas al control y dirección del flujo del aire comprimido.

 

 

Los m mandos andos son: el número 1 para el pistón de giro, el número 2 para subir y bajar

la segunda articulación, el número 3 para el pistón que dirige la primera articulación y el número 4 al pistón que acciona la pinza para abrir y cerrar.  ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS En el experimento se puede demostrar la teoría de Pascal y la presión hidráulica la cual era el tema de este proyecto, se evidencian los movimientos de abrir y cerrar que se podían realizar en el brazo mediante la presión que ejerce el agua a través de las mangueras y las jeringas, aunque no fue sencillo armarlo se pudo hacer y demostrar las teorías que se deseaban mostrar.  

Se obt obtuvo uvo el mov movimie imiento nto del braz brazoo gra gracias cias a las pequ pequeñas eñas arti articula culacion ciones es

hidráulicas. hidráulica s. Si las mangue mangueras ras llegan a tener algún obstáculo (presion (presionar ar una parte de la mang ma ngue uera ra)) el líqu líquid idoo no fluy fluyee y es ne nece cesa sari rioo apli aplica carr dema demasi siad adaa fuer fuerza za y en consecuencia de esto se vota de la otra manguera desnivelando todo el sistema. Mientrass más pesado sea el objeto se necesitará aplicar una fuerza mayor, ya que Mientra se crea más presión. El movimiento que levanta los pesos se crea en función de las áreas, que transmiten la presión, a menor área mayor presión. Se puede mover el brazo a la misma distancia que las alturas de las jeringas y realizar giros con él y ya que las jeringas tienen la misma altura ejercemos la misma presión en ambas. Los costos del proyecto no fueron elevados ya que se trabajo con material reusable como jeringas, mangueras de suero, baja paletas (donadas), entre otros. Material y herramientas

cantidad

Precio unitario

Total

Jeringas Cartón

8 1

00 00

00 00

Manguera de suero Palitos de altura

1 4

00 50

00 200

Abrazaderas o tirrajes

8

200

1600

 

Pega loca

3

1000

3000

Silicona barra

3

500

1500

Papel (trozo) Pintura

00 3

00 1100

00 3300

Alambre Regla

00 00

00 00

00 00

Tijeras Pinza de Alicate

00 00

00 00

00 00

Agua

00

00

00

Totales

31

5850

9600

 

CONCLUSIÓNES En este proyecto se pudo verificar los movimiento se que produce gracias a la fuerza de empuje de los émbolos o articulaciones. La presión ejercida a un reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a cualquier punto de fluido, actuando a través de fuerzas perpendiculares. Es fácil y si se compara con una máquina de construcción se puede notar la estructura y la similitud, por consiguiente se puede apreciar sus aplicaciones y su funcionamiento tan sencillo pero útil. La energía hidráulica es la resultante resultante del aprovech aprovechamiento amiento de la energ energía ía cinética y potencial del agua, es una rama de la física y la energía que se relaciona con el estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. El principio mas importante de la hidráulica es el de Pascal, que dice que la fuerza ejercida sobre un liquido se transmite en forma de presión sobre todo el volumen de un liquido y en todas direcciones.   Es posi posible ble ca cargar rgar objetos pesados con poca poca fuer fuerza. za. No se deb debee de obstruir el paso del fluido porque necesitara más fuerza el embolo y entre más pesado sea el objeto se necesitara empujar el embolo con más fuerza. El uso de la Tecnología Hidráulica es muy variado e importante, no solo la encontramos en el ámbito industrial, también se encuentra relacionada en nuestra vida diaria.

 

ANEXOS