Vehiculo autoguiado y autopropulsado mecanicamente

1. Estudiantes:
INDY ZORAIMA ARAQUE SALAZAR
YEFERSON GARZÓN CASTRO
VÍCTOR HUGO LAVERDE LAVERDE
Directores:
Ing. Nelson Arzola
Ing. Edwin Cárdenas
Bogotá D.C., junio de 2009
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
VEHÍCULO AUTOGUIADO Y AUTOPROPULSADO
MECÁNICAMENTE

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
Referentes

3. ANTECEDENTESY FUNDAMENTACIÓN

4. ANTECEDENTESY FUNDAMENTACIÓN
•Presupuesto destinado y tiempo desarrollo
Marketing $ 30.000
Diseño $ 40.000
Manufactura$100.000
Prototipo$ 20.000
Elproyectosedesarrollaraen15semanasempezandoenla
semanadel2demarzoal8demarzoyterminandoenlasemana
del8deJunioal14dejunio.Lapresentacióndelproyectosehará
enlasemana16enlamuestrademaquinasyprototipos.

5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Construccióndeunprototipo
funcional tipo vehículo
autopropulsadoyautoguiado
mecánicamente,quefuncioneen
unasuperficieplanayque
describa una trayectoria
predeterminada

6. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

7. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA
(BENCHMARKING)
PararealizarelBenchmarkingdela
competenciasetomocomoreferenciael
prototipodelvehículoautopropulsadode
LeonardodaVinciqueseencuentraenel
museodeMilányprototipoqueseencuentra
enelinstitutoymuseodelahistoriaydela
cienciaenFlorenciaItalia

8. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
Relación entre requerimientos y especificaciones

9. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
Valores objetivos y dificultad en alcanzarlos.
Benchmarking de la competencia

10. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
Relación entre las especificaciones de diseño

11. FUNCIONES:
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Vehículo
autoguiadoy auto
propulsado
mecánicamente
Subsistema de
dirección
Programar
mecánicamente
la ruta
Activación del
mécanismo de
guia
Seguimiento de la
guia
detereminada
Direccionar las
ruedas
Orientación del
mécanismo de
tracción
movimiento del
vehículo
Subsistema de
autopropulsión
Almacenar
energía
Asegurar
velocidad
constante
Trasmitir energía
Suministar
energía al
mécanismo de
direccionamiento
Suministar
energía al
mécanismo de
programación
Suministar
energía al
mécanismo de
tracción

12. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
*Sistema de generación de energía
por medio de una cuerda que se
enrolla y después se extrae
bruscamente del mecanismo para
producir el movimiento.
*Almacenamiento de energía por
medio de un volante de inercia que
usando su geometría almacena
energía dándole más duración al
movimiento.
*Transmisión de movimiento por
medio de piñones configurados como
cajas reductoras.
*Implementación de la dirección
usando la cruz de malta ya que
permite movimiento gradual y
regulado.
Concepto 1

13. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
*Sistemadegeneracióndeenergía
pormediodeunmecanismogiratorio
conectadoaunmuelleenespiral.
*Almacenamiento de energía
generadoporunmuelleenespiral
quedemuestralaleydehookecon
sucomportamientofísico.
*Transmisióndemovimientopor
mediodepiñonesconfiguradoscomo
cajasreductoras.
*Implementacióndeladirección
usandolacruzdemaltayaque
permitemovimientogradualy
regulado.
Concepto 2

14. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
*Sistemadegeneraciónde
energíapormedioPerpetuum
Mobile.
*Transmisióndemovimientopor
mediodecorreas.
*Implementacióndeladirección
usandounalevadecilindroque
permitegenerardeformafácilla
programación
Concepto 3

15. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
*Sistemadegeneraciónde
energíapormediodeun
mecanismogiratorioconectadoa
unmuelleenespiral.
*Almacenamientodeenergía
generadoporunmuelleen
espiral.
*Transmisióndemovimientopor
mediosdeengranajes.
*Implementacióndeladirección
usandounalevadecilindroque
permitemovimientoguiadoy
gradual.
Concepto 4

16. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
*Vehículoautopropulsadocon
obtencióndepotenciaatravésde
muelleenespiral
*Sistemadedirecciónporlevade
disco.
*Transmisióndeenergíapor
engranajes
*Tracciónporruedas
Concepto 5

17. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
*Vehículoautopropulsadocon
obtencióndepotenciaatravésde
volantesdeinercia.
*Sistemadedirecciónporlevade
disco.
*Transmisióndeenergíapor
engranajes
*Tracciónporruedas
Concepto 6

18. Evaluación de concepto
•Matriz pasa-no pasa
•Elconcepto5enlaevaluacióndelamatrizeselconceptomásprometedor
yaquecumpleconlagranmayoríaderequerimientosdelcliente.

19. Evaluación de concepto
•Matriz de decisión
*Seobservaquedeigualformaqueenlamatrizpasanopasaelconcepto
conmejorevaluacióneselconcepto5.Elequipodediseñohadecidido
queesteeselconceptoquesedesarrollara.

20. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE
DISEÑO DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN
*Vehículoautopropulsadoconobtenciónde
potenciaatravésdemuelleenespiral
*Sistemadedirecciónporlevadedisco.
*Transmisióndeenergíaporengranajes
*Tracciónporruedas.
Seescogiólaanteriorconfiguraciónporquees
laquepresentalasmejorescondicionesfísicas
realizablesademásdeesoporquelos
dispositivosqueloscomponensonmuchomas
estándaryseencuentranmasfácilmenteenel
mercado,ademásdeesolosmecanismosson
muchomasimplementables.

21. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
El Vehículo se propulsa
mediante la acción de una
cuerda previamente
retorcida, la cual también
brinda energía a un disco
que ofrece varias
configuraciones de
programación de acuerdo al
gusto del usuario. Esta
programación se hace
mediante secciones
didácticas que al ir
combinándolas se obtienen
diferentes trayectorias.

22. •ASPECTOS DE SEGURIDAD Y
CONTROL DE LA MÁQUINA
El vehículo es un dispositivo autónomo que esta
limitado únicamente a la duración de la cuerda,
esto quiere decir que una vez se le da la torsión
a la cuerda este funcionará hasta que ya no
tenga almacenada más, siguiendo la trayectoria
previamente programada. Es un dispositivo
didáctico que no ofrece riesgos de seguridad
mayores.
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

23. •ASPECTOS DE ERGONOMÍA
CONSIDERADOS
Como el peso no va a exceder los 3 kilos, la persona
que lo vaya a manipular no correrá riesgos siempre
y cuando utilice la técnica adecuada.
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

24. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
•ASPECTOS DE ERGONOMÍA
CONSIDERADOS
Cómo levantar peso
Se apoyan los pies firmemente en el suelo,
las rodillas dobladas, se sujeta firmemente la carga,
manteniendo la espalda recta y sin girar el tronco
Cómo incorporarte
Se debes levantar suavemente, extendiendo las
piernas y manteniendo la espalda recta

25. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
Al ser un dispositivo portátil se deben
seguir las técnicas de traslado de carga
Cómo transportar la carga
Se debe llevarla cerca del cuerpo, entre los
codos y los nudillos.

26. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
Lamesadetrabajodebeestarentreunmetroyunmetroconquince
centímetros(1-1,15m)dealturasobreelpisoparaunapersonacuya
estaturanosupereloscientosetentacentímetros(1,70m).Estaaltura
puedevariarconrespectoalusuarioloidealesmantenerlaproporción.
Esta misma posición se puede utilizar
para exponer los mecanismos y subsistemas,
de igual forma si hay la necesidad
de hacer algún mantenimiento o si se requiere
cambiar una pieza modular.

27. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
•Selogroundiseñorobusto,modular,estéticoy
estructuraldelprototipocumpliendoconlas
característicasprincipalesdeautoguiado,
autopropulsadoyquesedesplazarasobreunasuperficie
plana
•Elvalordeproduccióndeunprototipocomoesteen
términosdedineroes$150900yelvalordelservicio
brindadonoesmasqueunaportealacomunidad
académicaycientífica

28. ANÁLISIS ECONÓMICO
•Costosasociadosconelprocesodediseño
Serealizaronvariascomprasrelacionadasconelmecanismodemuelleen
espiraldeunvalorde$20.000pesosconunderealizarpruebasrelacionadas
altorqueyvelocidaddesalida.
•Costos de materiales
Engranajes $15.700
Acrílico para el chasis, llantas , barras de dirección, leva y soporte de
leva $55.000
Seguidor $1300
Pegante para acrílico (Cloruro de metileno) $ 2.400
•Costosdefabricación
Chasis$15.000
Leva $15.000
Otroscomponentes$20.000
•Costos de ensamble
Elementos de conexión $ 6.500

29. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•seobtuvolamejorconfiguraciónderelaciónentreengranespara
lograrelmejordesempeñoconrespectoalavelocidadytorque
transmitidos
•Sepuedetenerencuentaundiseñoparalalevadetalmaneraque
suformadescribaunalíneacontinuaynodiscretizadacomofue
implementada.
•Siemprequesetrabajeconmuellesenespiralhayqueteneren
cuentaladistribucióntotaldelostorquesenelmecanismoyaquede
prontonopodríasuministrartodalaenergíanecesaria.
•Almomentodecambiarladireccióndeunmovimientoenun
mecanismoserecomiendahacerlosprocedimientosnecesarios
(simulaciones)paraasegurarquelaimplementaciónfuncione.

30. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
•ROBERT L . NORTON. Diseño de maquinas. Capítulos 9, 10, 11.
Prentice Hall 1999.
•J. EDWARD SHIGLEY,LARRY D. MITCHELL. Diseño en ingeniería
mecánica. Capítulos 10, 11, 13 , 14. McGraw-Hill 1985
•MARK ELLING ROSHEIM, Leonardo’s Lost robots capitulo 1
Springer 2006
•SOLIDWORKS versión 2008 y 2009
•INTERACTIVE PHYSICS versión 2005
•STATGRAPHICS versión 5.1

31. MUCHAS GRACIAS
Indy Zoraima Araque Salazar
[email protected]
Yeferson Garzón Castro
[email protected]
Víctor Hugo Laverde Laverde
[email protected]