PUENTE GRUA

1. Objetivo

El proyecto intenta simular un puente grua impreso en 3D con piezas, programación de arduino y controlado por un mando en una aplicación de un movil. En él queremos realizar la simulación de la elevación y transporte de cargas suspendidas en un gancho.

El mecanismo consta de dos movimientos horizontales para el desplazamiento y uno para subir y bajar el gancho. Estos movimientos serán realizados por tres motores paso a paso, los desplazamientos tendrán unos finales de carrera que controlan el final del recorrido por un lado y cuentan los pasos hacia el otro.


A continuación veremos  los pasos  seguidos y la evolución del trabajo.


2. Componentes

2.1. Componentes impresos en 3D

Para el diseño de componentes hemos usado el software Solid Edge ST9 y la impresión se ha realizado en la LION3D.

 Las primeras partes que se han diseñado son la base que hace de soporte para el puente grua y las patas que lo levantan para simular mejor el efecto. Esto es el elemento estructural por el que se va a desplazar la grúa.
 La realización del sistema  piñon-cremallera ha sido el principal obstaculo para el correcto funcionamiento del mecanismo de desplazamiento.

Una vez tenemos montada la base del proyecto nos centramos en realizar las vigas de carga. Este mecanismo sirve para hacer el desplazamiento en el 'eje x' y tiene montado otro sistema piñon-cremallera, sobre él mismo, para el movimiento del carro superior en el 'eje y'. Esta parte está compuesta de las vigas de carga con su parte superior  preparada para el desplazamiento del carro, de las cuatro ruedas para que no se salga de la guía y de un motor paso a paso al que se le ha acoplado un piñon para realizar el movimiento.

La siguiente parte es el carro que es el componente de la grúa que permite desplazar el elemento de elevación. Este conjunto lleva montado un motor paso a paso, con un piñon acoplado, que se aplica en el movimiento longitudinal del carro. También monta dos ruedas y dos soportes para poder realizar dicho movimiento.

Por último tenemos el elemento de elevación de carga formado por otro motor paso a paso y un sistema de polea con cuerda para realizar el movimiento vertical de la carga.

Una vez ensamblado y montado tendría el siguiente aspecto:

2.2 Componentes eléctricos

          Placa Arduino Mega 2560  x1

          Motor paso a paso 28BYJ-48 y driver board x3

            Final de carrera x2

         Placa de conexiones x1

          Cableado variado

3. Software de control en el movil

Para realizar los movimientos de la maqueta en vez de usar pulsadores lo que hemos realizado es el control del mismo por medio de una aplicación movil en la que simulamos el mando del puente-grúa. Este se conecta con el Arduino por medio de Bluetooth.

El programa usado es el App Inventor que es un entorno de desarrollo de software creado por google Labs para la elaboración de aplicaciones destinadas al sistema operativo Android.

Versiones de la APP:

3.1. Las primera versión de la  App que creamos nos sirven para poder realizar la conexión del movil con el receptor bluetooth de arduino, el HC-06, al que le mandamos una señal para encender un Led.

3.2. Las siguientes versiones sirven para empezar a programar los diferentes botones que usaremos como pulsadores de movimiento de desplazamiento del puente y del carro superior.

3.3 En esta modificación ya ponemos los botones de subir y bajar el gancho y un botón que simula el paro de emergencia.

3.4 En el último paso de desarrollo de la App nos centramos en añadir un botón de Led para saber si tenemos conectado el puente grua, corregimos unos pequeños problemas de programación y añadimos un fondo.

4. Software de control en arduino

Para diseñar el programa en arduino usamos el programa Arduino Ide el cual nos permite conectar el ordenador con  la placa que hemos seleccionado para este trabajo, la tarjeta Arduino Uno Mega. Nos decidimos a usar esta por la cantidad de salidas que ofrece en comparación con su hermana menor.

4.1. Para empezar definimos las variables  y luego, en el Setup, realizamos la configuración previa al curso normal del programa e iniciamos los pines.

4.2. En esta parte indicamos el movimiento que queremos que realicen los motores paso a paso que usamos. En el ejemplo solamente se ve el desplazamiento en el 'eje x'.

4.3. Esta captura corresponde al movimiento inicial que realiza para llegar a tocar los dos finales de carrera para poner los contadores a cero.

 4.4 Finalmente vemos la porgramación del Led y como dejamos todos los motores sin tensión cada vez que soltamos los pulsadores.

5. Funcionamiento

Lo primero que tenemos que hacer cuando ya tenemos la placa de arduino con tensión y la App instalada en el movil es emparejar el Bluetooth de ambos, por defecto la placa HC-06 tiene un código de emparejamiento por defecto que es 1234.

Una vez tengamos el primer paso hecho tendremos que conectar el movil con el bluetooth de la placa para lo cual pulsaremos el botón de CONECTAR  y esperamos hasta que nos diga que el dispositivo está conectado.

Para comprobar que por ahora todo está correcto se puede pulsar el botón de  LED para ver si el led 13 de la placa se enciende y se apaga.

Aunque queramos mover algún motor el programa no funcionará hasta que pulsemos el botón de MARCHA ya que hace como de pulsador de inicio y de parada de emergencia, una vez lo hayamos pulsado se moverán los dos carros para ir a tocar los finales de carrera para poner los contadores a cero.

 Una vez que estén en la posición inicial ya podremos mover el puente grua en todas las direcciones y subir y bajar la carga. Mientras estemos en este paso tenemos un botón de PARO para poder detener el puente en caso de emergencia, si lo pulsamos nos aparecería otra vez el botón de MARCHA para volver a empezar.

Finalmente para desconectarnos pulsariamos el botón de DESCONECTAR y nos saldrá un mensaje de que se ha realizado.





6. Esquema eléctrico

7. Fotos finales

8. Video funcionando