Publication: Modelling the wheels of the robot MAX2D and surfacing
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Publication date
2010
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2010
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Energy is a scalar physical quantity that describes the amount of work that can be performed by a force, an attribute of objects and systems that is subject to a conservation law. Different forms of energy include kinetic, potential, thermal, gravitational, sound, light, elastic, and electromagnetic energy. The forms of energy are often named after a related force. Any form of energy can be transformed into another form, but the total energy always remains the same. There is no absolute measure of energy, because energy is defined as the work that one system does (or can do) on another. Thus, only the transition of a system from one state into another can be defined and thus measured. Here we will work on mechanical energy manifest in many forms, but it can be broadly classified into elastic potential energy and kinetic energy which is a function of its movement and electric energy. Saving energy may result in increase of financial capital, environmental value, national security, personal security, and human comfort. Individuals and organizations that are direct consumers of energy may want to conserve energy in order to reduce energy costs and promote economic security. Industrial and commercial users may want to increase efficiency and thus maximize profit. In this report we can see the transformation of the energy in a Robot where the input Energy is an Electrical Energy, and the Robot transfers this energy to the Mechanical Energy. Following in this project we can see the wasted energy in the Robot during this transformation. Wasted energy in this Robot is mostly found on the mechanical devices especially on the wheels. Wheels are in contact with the ground and according to the weight and acceleration of the Robot we will find the friction forces that are wasting the energy. The goal of this project is to define the value of the wasted energy in different kinds of movements. To reach the goal of this thesis it is necessary to have a program to simulate the movement of the Robot by taking care of the affection of the mechanical forces. The program that is used in this project is Matlab. This program is one of the most powerful tools in simulation and calculation in engineering. For programming we will use the dimension of the Robot and the Pacejka parameters that are characteristic of the tire of the Robot. We will give the necessary parameters to the program and according to the movement, velocity, contact surface and etc, the Matlab Program will simulate the behaviour of the energies and the forces of the Robot and its tires.-------------------------------------------------------------------------------------------------------
La energía es una magnitud escalar que describe la cantidad de trabajo que una fuerza puede realizar sobre sistemas y objetos que están sometidos a la segunda ley de Newton. Existen diferentes formas de energía, algunas de ellas son la energía cinética, potencial, térmica, gravitatoria, energía debida al sonido, energía debida a la luz y energía electromagnética. La energía puede transformarse de unas formas a otras, pero la cantidad total de energía que se tiene en un sistema es invariable. La energía no puede ser medida de forma absoluta, ya que por definición es el trabajo que un sistema transfiere a otro sistema; por lo tanto únicamente puede cuantificarse la transición de trabajo. En este proyecto final de carrera se ha estudiado la energía mecánica; ésta se manifiesta de distintas maneras pero puede ser principalmente clasificada en energía potencial elástica; energía cinética, que es función del movimiento y energía eléctrica. En general, el ahorro de energía puede traducirse como un aumento del capital, como un valor medioambiental, seguridad personal o comodidad personal. Las personas de forma individual, así como las empresas son los principales consumidores de energía, con lo que son responsables directos de su conservación para reducir costes y no deteriorar el medio ambiente. En este proyecto final de carrera podemos observar la transición de energía en un Robot donde se parte de energía eléctrica que es transformada a energía mecánica. En el presente proyecto se analiza también la energía que se pierde en este proceso de transferencia. Ésta energía disipada se debe mayormente a los componentes electrónicos (energía que se pierde en forma de calor) y a través del rozamiento entre las ruedas y la superficie de contacto. Las ruedas están en contacto con el suelo y de acuerdo con la masa del Robot y la aceleración se obtiene la fuerza de fricción que es responsable de ésta pérdida energética. La finalidad de este proyecto es cuantificar ésta energía perdida para diferentes movimientos en el Robot MAX2D. Para alcanzar el objetivo planteado es necesario crear un programa que simule el movimiento del Robot, simulando también las fuerzas que están actuando sobre él. El programa se escribirá en el código Matlab, ya que es una de las herramientas más poderosas en simulación y en ingeniería. Para el correcto cálculo de fuerzas se necesitarán las dimensiones del Robot y también los coeficientes de Pacejka que son característicos de los neumáticos. Estos datos serán introducidos en el programa y de acuerdo al movimiento, velocidad, superficie de contacto etc, se simulará el movimiento del Robot, el comportamiento de las fuerzas y la energía del disipada.
La energía es una magnitud escalar que describe la cantidad de trabajo que una fuerza puede realizar sobre sistemas y objetos que están sometidos a la segunda ley de Newton. Existen diferentes formas de energía, algunas de ellas son la energía cinética, potencial, térmica, gravitatoria, energía debida al sonido, energía debida a la luz y energía electromagnética. La energía puede transformarse de unas formas a otras, pero la cantidad total de energía que se tiene en un sistema es invariable. La energía no puede ser medida de forma absoluta, ya que por definición es el trabajo que un sistema transfiere a otro sistema; por lo tanto únicamente puede cuantificarse la transición de trabajo. En este proyecto final de carrera se ha estudiado la energía mecánica; ésta se manifiesta de distintas maneras pero puede ser principalmente clasificada en energía potencial elástica; energía cinética, que es función del movimiento y energía eléctrica. En general, el ahorro de energía puede traducirse como un aumento del capital, como un valor medioambiental, seguridad personal o comodidad personal. Las personas de forma individual, así como las empresas son los principales consumidores de energía, con lo que son responsables directos de su conservación para reducir costes y no deteriorar el medio ambiente. En este proyecto final de carrera podemos observar la transición de energía en un Robot donde se parte de energía eléctrica que es transformada a energía mecánica. En el presente proyecto se analiza también la energía que se pierde en este proceso de transferencia. Ésta energía disipada se debe mayormente a los componentes electrónicos (energía que se pierde en forma de calor) y a través del rozamiento entre las ruedas y la superficie de contacto. Las ruedas están en contacto con el suelo y de acuerdo con la masa del Robot y la aceleración se obtiene la fuerza de fricción que es responsable de ésta pérdida energética. La finalidad de este proyecto es cuantificar ésta energía perdida para diferentes movimientos en el Robot MAX2D. Para alcanzar el objetivo planteado es necesario crear un programa que simule el movimiento del Robot, simulando también las fuerzas que están actuando sobre él. El programa se escribirá en el código Matlab, ya que es una de las herramientas más poderosas en simulación y en ingeniería. Para el correcto cálculo de fuerzas se necesitarán las dimensiones del Robot y también los coeficientes de Pacejka que son característicos de los neumáticos. Estos datos serán introducidos en el programa y de acuerdo al movimiento, velocidad, superficie de contacto etc, se simulará el movimiento del Robot, el comportamiento de las fuerzas y la energía del disipada.
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Keywords
Transformación de energía, Ahorro energético, Robots