Diseño e implementación de un robot detector de minas antipersonales metálicas remotamente controlado"

Víctor Minué! Mosquera I “ Diego Alejandro Fíorez P‘“ Leonardo Andrés Pérez C"

Resumen

El presente estudio desarrolló el diserto e Implementación de un sistema robótico que permite rastrear y detectar minas antlpersonales metálicas; el cual fue desarrollado con tecnología netamente colombiana y a un bajo precio para que pueda ser utilizado en las operaciones de desmlnado en los campos del país, conslstlo en el objetivo principal de reemplazar los métodos convencionales de detección que se vienen manejando actualmente en Colombia, los cuales ponen en peligro la vida de quienes asumen el rastreo de las minas.

Palabras claves: Minas antlpersonales, sistema robótico, métodos convencionales de detección.

Abstract

lt is intended to present the design and Implementatton oí a robo tic system that allows to track and to detect metalllc antlpersonnel mines; lt Is developed wlth Colomblan technology and wtth a leu/ prlce, so that it can be used in the operatlons of mine - dearlng In the flelds of the country. The maln Idea of the project Is to replace the conventlonal methods of deteetbn that at the moment Colombia Is handllng, which put in danger the Ufe of the ones in charge of the tracklng of the mines.

Keys Words: antlpersonnel mines, robot les systems, conventlonal methods of detectlon.

Diserto e implementadón de un robot detector de minas remotamente controlado

Introducción    Descripción del proyecto

¿ 4 Las minas antipersonales son activadas por la misma persona, y están disertadas para aniquilar, destruir y matar'¹. Este mensaje que se transmite por la televisión nacional, forma parte de la campaña que se está realizando en Colombia como estrategia Informativa de las medidas preventivas que se deben tener con las minas antipersonales, para lograr un país Ubre de minas de este tipo.

Basados en estadísticas obtenidas de entidades Internacionales, se conoce que Colombia, es uno de los pocos países en América Latina que continua siendo victima de esta forma de violencia y es altamente afectado por las minas antlpersonales como b evidencia la cantidad de personas lesionadas.

En el mundo, Colombia es uno de bs países con mayor cantidad de minas antlpersonales Junto con Camboya, Afganistán y Angola.

Actualmente, los métodos utilizados en el país y principalmente en el departamento del Hulla, Implican que el encargado de la búsqueda de las minas en un campo determinado, tenga que levar el detector montado en el brazo y se desplace por las zonas de posible detección, exponiendo en riesgo su vida si por error Degase a tropezar con alguna de ellas.

ft^nm L Robot detector de minas antipersonas

El sistema robó tico Implementado en el presente proyecto, está disertado de tal forma, que detecta cualquier tipo de mina antipersonal metálica que encuentre a su paso. El modelo consta de un mecanismo de tracción (robot), dos estaciones transmisoras - receptoras Inalámbricas (una ubicada en el PC y la otra en el robot), un sensor de minas metálicas y un sistema de vlsuaUzación por cámara. Se controla remotamente por una persona (operador) ubicada en el PC, la cual dirige todos bs movimientos propios del robot. La propuesta es desa rrollar b con tecnología propia (Colombiana) a un bajo costo de fabricación.

Funcionámiento del robot detector de minas antipersonales metálicas

El funcionamiento es sencido: cuando el robot se encuentra rastreando todos los movimientos de desplazamiento y del sensor, se controlan por el operador. A la hora de detectar una mina, el robot se detiene automáticamente, se desactiva el sensor y se envía una orden al PC, Indicando que en el área frontal donde se ha detenido, se localiza una mina. En ese momento el operador debe desplazarse al lugar donde se halla la mina y la debe desactivar. Luego, se relnicializa todo el sistema para una nueva operación de rastreo. Las órdenes Impartidas por el operador y la sertal de detección enviada por el robot son transmitidas inalámbricamente (ver figura 2).

Lfcuijúii    Modulo HF

¡jyl    44 retal

wwador

Al momento de encender el sistema, el módulo de radiofrecuencia ubicado en el PC, leenvlauna sertal al robot Indicándole que debe prepararse para el rastreo de minas. En ese momento el mecanismo ubica el brazo en su posición de

requiera desplazar el mecanismo al lugar donde se van a realizar las operaciones de detección, evitando que el operador tenga que cargar el robot.

La reiniclalizadón del sistema se basa en volver a activar todos los elementos del robot después de haber ubicado una mina; es decir, cuando el robot ha detedado un explosivo (mina metálica), su mecanismo de tracdón hada adelante y su sensor de minas se deben desactivar automáticamente. Esto es importante ya que luego de haber ubicado una mina, el robot no debe, por ningún motivo, moverse hada delante (o sino la activarla).

* Software de tntariu gráfica. El software de aplicación se realizó a través del programa Borland C++ Builder 6. Su sistema maneja un ambiente totalmente gráfico, gracias a que corre bajo las plataformas de Windows.

Es un ambiente agradable al usuario en cuanto a su presentadón y además es de fecil manejo; su barra de tareas es similar a la de todos los programas vistos en el mercado.

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D * B

Rgurt 4. Ambiente gráfico

Métodos y Materiales Diseño estructural

Se disertó el sistema robó tico con elementos livianos y muy resistentes. El material ideal para su construcdón es el aluminio, pero debido a que este metal es muy costoso, se opta por emplearlo únicamente en piezas vitales como pirtones y poleas. Para el resto de la estrudura, se utilizaron elementos más económicos, como platina y hierro. Su sistema de tracdón es de tipo oruga, ideal para terrenos hostiles. Su peso no sobrepasa los 11 kilogramos y el robot se desplazó a una vebddad máxima de 60 cni/s.

Universidad Surwlombiana Facultad de Ingeniería

Mecanismo dei brazo

El mecanismo del brazo necesita de dos motores para su movimiento. Uno es utilizado para el movimiento vertical y el otro para el movimiento hortaontaJ dd braao.

1 rt&liu

Rgun 7, Mamkiuo dd brau

Motor de metimiento vertical: Se utilizó un motor de corriente continua con caja reductor a. Debe tener la sufldente fuerza para levantar el eslabón b nido al detector de metales. Para determinar el torque que debe manejar éste motor se emplea la segunda Ley de Newton y las ecuaciones de tonque.

Motorde movimiento horizontal: El movimiento horizontal, b realiza un motor paso a paso. Éste debe manejar un alto torque ya que en su eje va a rotar toda la estructura del brazo. Debido a que la mayoría de estos motores no manejan un alto torque, fue necesario incorporarle a su rotor un sistema de transmisión. Para establecer el máximo torque del motor fueron empleadas las leyes de newton y de torque para motores.

Sistema de transmisión inalámbrica

Las características técnicas que deben manejar los módulos Inalámbricos son:

•    Alcance mínimo de 100 metros.

•    Manejo de la banda ISM (2.4GHz).

•    Tasas de transmisión de 1 Mbps,

Actualmente existen en el mercado tres módulos de radiofrecuencia que cumplen las anteriores especificaciones, Chlrp, Bluetooth y el Lalpac TRF 2.4GHz. El escogido en este procedo fue el desarrollado por la compañía Lalpac por su bajo costo y fac llldad de adquisición.

Detector de minas

Debido a que la mayoría de las minas antipersonales contienen un elemento metálico en su detonador, se determinó emplear como sensor de minas un detector de metales El sensor escogido es el Vibra Tedor 720 de The treaures INC, cuyo distribuidor Internadonal es KeHyco de Florida

El "VJBRA - TECTQR 720“, es un ddedor de metales a prueba de agua el cual se comunica a través de pulsos de vlbradón. Su diserto único de sellado y tecnología de Inducdón de pulsos le permite detectar en cualquier ambiente Incluyendo fango, arena, arena negra e Inclusive agua fresca o salada hasta profundidades de 30 centímetros.

Resultados

• Pruebas dd sensor de minas Debido a que no es conveniente, por seguridad, realizar pruebas con minas antlpersonales metálicas, se reemplazaron éstos elementos por materiales metálicos que normalmente son empleados en la fabricación de éstos artefados.

Para determinar, empíricamente, el alcance y el tipo de metales que puede detectar el sensor, se realizaron las siguientes pruebas:

Tabla 1. Pruebas de alcance del detector

* Pruebas de alcance dd transmisor y la cámara. Para establecer el alcance máximo del

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^éJorge Polonia. Director Proyecto de Grado. M. Se. Electrónica. Proíesor Titular. Facultad de Ingeniería. LhiversidadSurca/ombíana.

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