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Diseño y construcción de un prototipo a escala de vehículo tipo rover no tripulado para la siembra, fumigación y transporte de productos agrícolas en terrenos irregulares del corregimiento de Berlín Santander
dc.contributor.advisor | Roa Prada, Sebastián | |
dc.contributor.advisor | Moncada Guayazan, Camilo | |
dc.contributor.author | Carvajal Pulido, Heider Augusto | |
dc.contributor.author | Bohórquez Guerra, José Daniel | |
dc.contributor.author | Carrasquilla Mercado, Guillermo Antonio | |
dc.coverage.spatial | Berlín (Santander, Colombia) | spa |
dc.date.accessioned | 2021-09-10T18:50:50Z | |
dc.date.available | 2021-09-10T18:50:50Z | |
dc.date.issued | 2021-06 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/20.500.12749/14232 | |
dc.description.abstract | Este proyecto consistió en el modelado, construcción y control de un vehículo tipo “Rocker Bogie”, el cual opera como robot cooperativo para la ayuda en el proceso del cultivo a los campesinos y cuenta con tres modos de trabajo, el transporte seguro de cultivos a través de terrenos irregulares, fumigación del cultivo en las respectivas zonas y la siembra de las semillas en el terreno. En este proyecto se realizó el modelo dinámico de un vehículo tipo “Rocker Bogie” el cual es un sistema de suspensión basado en los rovers o astromóviles que han sido enviados a Marte. También se realizó una simulación CAD para comparar y confirmar los datos del modelo dinámico, analizando su comportamiento en dicho entorno. Una vez terminados dichos modelos, se procedió a realizar un análisis de elementos finitos a cada pieza diseñada para estudiar si tenían la resistencia necesaria y si el material era el adecuado. Siguiendo el modelo diseñado y los planos aprobados, se construyó el prototipo a la mitad de escala real y sobre ese sistema mecánico, se montó el sistema electrónico para el movimiento y control de dicho prototipo. Para esto, se diseñó un aplicación móvil conectada mediante bluetooth, para que el usuario pudiera manipularlo. | spa |
dc.description.tableofcontents | DEDICATORIA 25 AGRADECIMIENTOS 26 1. INTRODUCCIÓN 27 2. OBJETIVOS 28 2.1. OBJETIVO GENERAL 28 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 28 3. MARCO TEORICO 29 3.1. CULTIVOS DE CEBOLLA 29 3.2. ESTABLECIMIENTO Y MANEJO DEL CULTIVO 30 3.3. PERIODO VEGETATIVO DEL CULTIVO 31 3.4. ROBOT INDUSTRIAL 31 3.5. VEHÍCULO TIPO ROVER 32 3.5.1. SISTEMA DE SUSPENSIÓN ROCKER BOGIE 32 3.5.2. SOLERO 32 3.5.3. NANOKHOD 34 3.6. METODO NEWTON-EULER 35 3.6.1. SUMATORIA DE FUERZAS O FUERZA RESULTANTE 35 3.6.2. SUMATORIA DE MOMENTOS O MOMENTO RESULTANTE 36 3.6.3. RELACIÓN GENERAL DE VELOCIDAD Y ACELERACIÓN ENTRE 2 PUNTOS 36 3.6.4. TEOREMA DE SUMA DE VELOCIDADES ANGULARES 38 3.6.5. DERIVADA CINEMÁTICA 38 3.6.6. ACELERACIONES ANGULARES 39 3.6.7. INTERACCIÓN LLANTA – SUELO 39 3.7. MICROCONTROLADORES 43 3.7.1. RASPBERRY PI 43 3.7.2. ARDUINO 43 3.8. APP INVENTOR 44 3.9. BLUETOOTH 44 3.10. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS (FEA) 45 4. DESARROLLO 47 4.1. MEDIDAS DEL CULTIVO 47 4.2. BOSQUEJOS 51 4.2.1. PRIMER BOSQUEJO 51 4.2.2. SEGUNDO BOSQUEJO 52 4.2.3. TERCER BOSQUEJO 53 4.3. ELEMENTOS DE MAQUINA 54 4.3.1. UNIÓN ROCKER - BOGIE Y UNIÓN ENTRE LOS MECANISMOS 54 4.3.2. UNIÓN BOGIE – C’S Y ROCKER – C’S 55 4.3.3. TRANSMISIÓN DE DIRECCIÓN 56 4.3.4. ANCLAJE LLANTA CON C 57 4.3.5. ANCLAJE DE MOTORREDUCTOR 58 4.4. DISEÑOS CAD 58 4.4.1. MECANISMO 59 4.4.2. TRANSPORTE 61 4.4.3. RIEGO 63 4.4.4. SIEMBRA 65 4.5. MODELO MATEMÁTICO 66 4.5.1. CINEMÁTICA 66 4.5.1.1. NOMBRE DE LOS CUERPOS 66 4.5.1.2. SISTEMAS COORDENADOS 67 4.5.1.3. PUNTOS CLAVE 68 4.5.1.4. PARÁMETROS 69 4.5.1.5. ÁNGULOS DE LOS CUERPOS 72 4.5.1.6. MATRICES DE ROTACIÓN 73 4.5.1.7. POSICIONES 74 4.5.1.8. VELOCIDADES 77 4.5.1.9. ACELERACIONES 78 4.5.2. CINÉTICA 81 4.5.2.1. CÁLCULO DE REACCIONES INTERNAS 81 4.5.2.2. ANÁLISIS INTERACCIÓN LLANTA-SUELO 87 4.5.2.3. SIMULACIÓN SOLIDWORKS 89 4.5.2.4. CODIGO MATLAB 95 4.5.2.5. RESULTADOS SIMULACIÓN 104 4.6. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS 110 4.6.1. ANÁLISIS ROCKER 111 4.6.1.1. VON MISSES 111 4.6.1.2. DESPLAZAMIENTOS 112 4.6.1.3. DEFORMACIÓN UNITARIA 113 4.6.1.4. FACTOR DE SEGURIDAD 113 4.6.1.5. RESUMEN DE RESULTADOS ROCKER 114 4.6.2. ANÁLISIS BOGIE 114 4.6.2.1. VON MISSES 115 4.6.2.2. DESPLAZAMIENTOS 115 4.6.2.3. DEFORMACIÓN UNITARIA 116 4.6.2.4. FACTOR DE SEGURIDAD 117 4.6.2.5. RESUMEN DE RESULTADOS DEL BOGIE 117 4.6.3. ANÁLISIS C 118 4.6.3.1. VON MISSES 118 4.6.3.2. DESPLAZAMIENTOS 119 4.6.3.3. DEFORMACIÓN UNITARIA 120 4.6.3.4. FACTOR DE SEGURIDAD 121 4.6.3.5. RESUMEN DE RESULTADOS C 121 4.6.3.6. RESUMEN DE RESULTADOS 122 4.7. ELECTRÓNICA DEL MECANISMO 122 4.7.1. ACTUADORES 123 4.7.2. SENSORES 126 4.7.3. DRIVERS 127 4.7.4. CONTROLADOR 130 4.8. PROGRAMACIÓN 131 4.8.1. ARDUINO 132 4.8.2. APP INVENTOR 133 4.8.2.1. VENTANA PRINCIPAL 134 4.8.2.2. VENTANA COMANDOS POR VOZ 135 4.8.2.3. VENTANA CONTROL POR BOTONES 137 4.9. DIAGRAMA ELECTRICO 139 4.9.1. CONEXIÓN SERVOMOTORES 141 4.9.2. CONEXIÓN MPU6050 Y MODULO BLUETOOTH 142 4.9.3. CONEXIÓN DRIVERS Y MOTORREDUCTORES 143 5. RESULTADOS 144 5.1. TRANSPORTE 144 5.1.1. ÁNGULOS DE GIRO 148 5.1.3. ALTURA DE OBSTACULOS 151 5.2. SIEMBRA 152 5.2.1. VELOCIDAD DE LA SIEMBRA: 155 5.3. RIEGO 155 5.4. COSTOS 157 5.4.1. COMPONENTES ELECTRICOS Y ELECTRÓNICOS 157 5.4.2. MATERIAL 158 5.4.3. TRANSPORTES 160 5.5. MANUAL DEL USUARIO 160 5.6. RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS 162 6. CONCLUSIONES 164 7. BIBLIOGRAFIA 166 8. ANEXOS 169 8.1. MODELO MATEMÁTICO – NEWTON-EULER 169 8.1.1. ÁNGULOS 169 8.1.2. VELOCIDADES 170 8.1.3. ACELERACIONES 180 8.1.4. POSICIONES DE LOS CENTROIDES DE LOS CUERPOS 190 8.1.5. VELOCIDADES DE LOS CENTROIDES DE LOS CUERPOS 191 8.1.6. ACELERACIONES DE LOS CENTROIDES DE LOS CUERPOS 195 8.1.7. DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE 199 8.1.8. SUMATORIA DE FUERZAS 201 8.1.9. SUMATORIA DE MOMENTOS 202 8.2. MODELO MATEMÁTICO EN MATLAB 206 8.3. PROGRAMACIÓN APLICACIÓN 234 8.3.1. VENTANA DE CONTROL POR VOZ 234 8.3.2. VENTANA DE CONTROL POR BOTONES 236 8.4. PROGRAMACIÓN EN ARDUINO 237 8.5. PLANOS DEL VEHÍCULO 249 8.6. MANUAL DEL USUARIO 340 | spa |
dc.format.mimetype | application/pdf | spa |
dc.language.iso | spa | spa |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/ | * |
dc.title | Diseño y construcción de un prototipo a escala de vehículo tipo rover no tripulado para la siembra, fumigación y transporte de productos agrícolas en terrenos irregulares del corregimiento de Berlín Santander | spa |
dc.title.translated | Design and construction of a scale prototype of an unmanned rover-type vehicle for planting, spraying and transporting agricultural products on irregular lands in the district of Berlin Santander | spa |
dc.degree.name | Ingeniero Mecatrónico | spa |
dc.publisher.grantor | Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB | spa |
dc.rights.local | Abierto (Texto Completo) | spa |
dc.publisher.faculty | Facultad Ingeniería | spa |
dc.publisher.program | Pregrado Ingeniería Mecatrónica | spa |
dc.description.degreelevel | Pregrado | spa |
dc.type.driver | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis | |
dc.type.local | Trabajo de Grado | spa |
dc.type.coar | http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f | |
dc.subject.keywords | Mechatronic | spa |
dc.subject.keywords | Rocker bogie | spa |
dc.subject.keywords | CAD simulation | spa |
dc.subject.keywords | Prototype development | spa |
dc.subject.keywords | Crops | spa |
dc.subject.keywords | Mathematical models | spa |
dc.subject.keywords | Software | spa |
dc.subject.keywords | Farming industry | spa |
dc.subject.keywords | Electronic design | spa |
dc.subject.keywords | Electronic system | spa |
dc.identifier.instname | instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB | spa |
dc.identifier.reponame | reponame:Repositorio Institucional UNAB | spa |
dc.type.hasversion | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion | |
dc.rights.accessrights | info:eu-repo/semantics/openAccess | spa |
dc.rights.accessrights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | spa |
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dc.contributor.cvlac | Roa Prada, Sebastián [0000295523] | spa |
dc.contributor.googlescholar | Roa Prada, Sebastián [xXcp5HcAAAAJ&hl=es&oi=ao] | spa |
dc.contributor.orcid | Roa Prada, Sebastián [0000-0002-1079-9798] | spa |
dc.contributor.researchgate | Roa Prada, Sebastián [Sebastian-Roa-Prada] | spa |
dc.subject.lemb | Mecatrónica | spa |
dc.subject.lemb | Desarrollo de prototipos | spa |
dc.subject.lemb | Cultivos | spa |
dc.subject.lemb | Modelos matemáticos | spa |
dc.identifier.repourl | repourl:https://repository.unab.edu.co | spa |
dc.description.abstractenglish | This project consisted of the modeling, construction and control of a “Rocker Bogie” type vehicle, which operates as a cooperative robot to help farmers in the cultivation process and has three working modes, the safe transport of crops to through uneven terrain, fumigation of the crop in the respective areas and the sowing of the seeds on the ground. In this project, the dynamic model of a “Rocker Bogie” type vehicle was made, which is a suspension system based on rovers or astromobiles that have been sent to Mars. A CAD simulation was also carried out to compare and confirm the data of the dynamic model, analyzing its behavior in said environment. Once these models were finished, a finite element analysis was carried out on each piece designed to study if they had the necessary resistance and if the material was adequate. Following the designed model and the approved plans, the prototype was built at half full scale and on this mechanical system, the electronic system for the movement and control of said prototype was mounted. For this, a mobile application connected by bluetooth was designed, so that the user could manipulate it. | spa |
dc.subject.proposal | Rocker bogie | spa |
dc.subject.proposal | Simulación CAD | spa |
dc.subject.proposal | Industria agrícola | spa |
dc.subject.proposal | Diseño electrónica | spa |
dc.subject.proposal | Sistema electrónico | spa |
dc.type.redcol | http://purl.org/redcol/resource_type/TP | |
dc.rights.creativecommons | Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia | * |
dc.coverage.campus | UNAB Campus Bucaramanga | spa |
dc.description.learningmodality | Modalidad Presencial | spa |
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Ingeniería Mecatrónica [292]