Proyecto parte 2 final

Departamento de Ingeniería Mecánica
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Síntesis de un sistema para estabilizar la cámara
Universidad de los Andes
IMEC 2543 Proyecto Maquinaria
4 de diciembre del 2016
Laura María Uribe Cadena (201414920)
Luis Felipe Hernández Rivera (201414112)
Juan Sebastián Vargas (201413322)
PARTE 1:
Definición del Problema
Introducción:
En el presente documento se pretende analizar las necesidades de los usuarios de
estabilizadores de cámara. Al observar estadísticas acerca del consumo de cámaras, se
encontró que la cámaradigital compactapara usuarios informales es la que presenta mayor
demanda en la industria fotográfica.
Gráfica 1. Producción de cámaras entre 1993 y 2014.
Por lo tanto, el siguiente proyecto se va enfocar en el desarrollo de un estabilizador para
cámaradigital compactapara usuarios comunes,que además permita una rotación de 360°
mientras el usuario sostiene una base no rotante. Teniendo en cuenta las necesidades de
estos usuarios se identificarán los requerimientos de ingeniería con el fin de proponer
soluciones adecuadas al problema. Se encontrarán los indicadores para cada una de las
variables de interés en el proceso de diseño de un estabilizador. Luego, las distintas
alternativas serán evaluadas según el valor deseado de cada uno de los indicadores y así
escoger la mejor alternativa entre las propuestas.

A continuación, se variarán los parámetros que componen la alternativa seleccionada, para
así escoger la combinación óptima que permita el cumplimiento adecuado de los
requerimientos. Posteriormente, se realizará la síntesis detallada y los análisis dinámicos
pertinentes con el fin de comprobar el funcionamiento esperado del funcionamiento.
Finalmente, se realizará la manufactura del dispositivo diseñado.
Descripción de la operación requerida y las necesidades del usuario:
Con el fin de definir las necesidades que tendrá el usuario se indagó a 10 de ellos, sobre lo
que esperaban en el funcionamiento de un estabilizador y teniendo en cuenta que el
dispositivo debe permitir una rotación en la cámara de 360° se le pregunto al usuario sobre
sus preferencias sobre la transmisión del movimiento. Los resultados obtenidos fueron:
 El mecanismo debe conservar su funcionalidad durante su vida útil sin afectar su
integridad.
 El estabilizador debe permitir un rango de movimiento amplio libertad para la
cámara, además de garantizar la estabilidad a lo largo del mismo.
 El peso que va a soportar el usuario no debe generar incomodidad durante su uso,
además el dispositivo debe ser ergonómico.
 El movimiento de transmisión para la rotación no debe generar perturbaciones en la
estabilidad de la cámara.
Alternativas comerciales
Actualmente, se tiene una gran variedad de alternativas comerciales de estabilizadores. Sin
embargo no es amplía la gama de opciones que cumpla el requerimiento de que además
de estabilizar permita un movimiento de la cámara de 360°. Estos sistemas se caracterizan
por ser elementos portables, de bajo peso, fáciles de instalar y los sistemas de rotación son
activos. Entre estas alternativas, se pueden encontrar estabilizadores de manos en su
mayoría y otros en los que el sistema de rotación se encuentra sobre una base que es
puesta en una superficie plana.
Usualmente, los métodos de estabilización utilizados constan de un sistema de
contrapesas, los cuales aumentan la inercia del sistema y permiten generar estabilidad
sobre este. También, en algunos modelos más sofisticados, se utilizan giroscopios de tres
ejes que controlan el movimiento del sistema, como lo hace el estabilizador Movi creado
por Freefly (Hession, 2013) (Freefly, 2016).
Algunas alternativas comerciales con sus especificaciones detalladas se muestran a
continuación:
Wewow 2-axis handheld gimbal avoiding shaking for Gopro3/3+/4 sport camera:
Es un estabilizador desarrollado por la marcaWewow.Su funcionamiento se basa en el uso
de giroscopios que permiten el cambio de orientación de la camara. El mecanismo le
permite a la camara tener una rotacion en dos ejes. La interacción del usuario con
estabilizador es mediante un mango.
Masa: 405g
Volumen: 135mm*75mm*242mm.

Grados de libertad: 2 grados de libertad.
Ilustración 1. Wewo 2-axis handheld gimbal avoiding shaking for Gopro3/3+/4 sport camera.
Teniendo en cuenta que uno de los requerimientos de ingeniería que se piensan cuantificar
es el ángulo máximo de rotación luego que el sistema se encuentra estable, se realizó el
proceso de síntesis para cada una de las alternativas comerciales para obtener un valor
estimado. La simplificación del sistema se presenta a continuación:
Ilustración 2. Simplificación para la alternativa comercial 1
Teniendo en cuenta que el dispositivo no presenta uniones que generen amortiguamiento,
el valor máximo del ángulo es igual a la amplitud de la función de movimiento que se le
imponga al sistema. Ya que se pretende simular una entrada de la siguiente forma: 𝜃𝑏 =
𝐴𝑠𝑖𝑛( 𝑤𝑡) = 20° sin(2𝜋𝑡) = 0.349sin⁡(2𝜋𝑡). El valor del máximo ángulo es 20°.
Wenpod wewow new invented360 degree rotate mutifunctional dslr camera stabilizer
steadycam for heavy dslr
Es un estabilizador desarrollado por la marca WENPOD, para camara de pesos entre
700g y 1,5kg. La calibración de este mecanismo es automatica, y los mecanismos que
permiten cambiar la dirección de las camara son giroscopios. Este estabilizador tiene tres

configuraciones distintas con las que puede interactuar con este, además este permite se
ensamblado a un tripode.
Masa:1500 g
Volumen: 350mm*245mm*280mm
Grados de libertad: 2 grados de libertad.
Para el estimar el ángulo máximo de rotación para esta alternativa se realizó la siguiente
simplificación
∑ 𝑀 𝑎 = 𝐼 𝑎 𝛼
−𝑚𝑔cos 𝜃 𝑙 − 𝑐( 𝜃𝑝
̇ − 𝜃𝑏
̇ ) 𝑙 = 𝐼𝐴 𝜃𝑝
̈
Para ángulos pequeños cos 𝜃 = 1, se define 𝜃𝑏 = 𝐴 sin 𝜔𝑡
𝜃𝑝
̈ +
𝑐𝑙
𝐼𝐴
𝜃𝑝
̇ =
𝑐𝑙
𝐼𝐴
𝐴𝜔cos 𝜔𝑡 −
𝑚𝑔𝑙
𝐼𝐴
El modelo planteado se corrió en Simulink (archivo “alternativa comercial”) con los valores
estimados para cada parámetro (los cálculos para estas estimaciones se presentan en
Ilustración 3. Wenpod wewow new invented 360 degree rotate mutifunctional dslr camera stabilizer steadycam for heavy
dslr

detalle en la sección de síntesis de la alternativa escogida), obteniendo un valor de ángulo
máximo de:
𝜃𝑝 = 0.0165⁡𝑟𝑎𝑑
Requerimientos de Ingeniería y Valores Objetivos
Requerimientos de ingeniería
A continuación, se listarán los requerimientos de ingeniería que se tuvieron en cuenta, y su
relación con las necesidades de los usuarios y el problema definido.
 Ángulo de rotación: Este ángulo de rotación corresponde al valor del ángulo que se
desplaza la cámara dada una entrada en el sistema, este ángulo es fundamental en
cuanto al criterio de estabilidad en la imagen, ya que a menor ángulo de rotación la
imagen observada por el usuario es más estable. Para evaluar este parámetro, se
le impondra un movimiento sinusoidal al estabilizador. La amplitud de este
movimiento será de 20º y la frecuencia de 1 hz. Este movimiento se impondra
durante 5 segundos, luego de los que se dejará que el estabilizador se mueva con
libertad producto del efecto de la gravedad y del damping (0.5 N*mm*s/gr). Durante
este movimiento se evaluará el cambio del angulo en un punto sobre la cámara. El
criterio que se evaluará para las alternativas, es el máximo ángulo que se genere
en un punto centrado sobre la cámara cuando el sistema se encuentra en estado
estable.
 Masa: La masa que posea el estabilizador es importante como parámetro de
ergonomía, ya que el uso del estabilizador no debe resultarle incomodo para el
usuario. Para medir este parámetro se hará un modelo paramétrico de las
alternaivas, en el software Invetor, el cual permite relacionar la geometría con la
densidad del material (ABS).
 Volumen: La geometría del mecanismo es fundamental para facilitar el movimiento
del mismo, además este factor es imprescindible para crear un dispositivo
ergonómico con el fin que la interacción usuario–dispositivo sea amigable. Teniendo
en cuenta que entre más grande sea el dispositivo, se necesitará una mayor
cantidad de materiales para su manufactura, generando así un aumento en el costo
del mismo. Este parámetro se cuantificará midiendo el volumen del estabilizador,
mediante el modelo paramétrico en Inventor de las alternativas.
A continuación, se mostrará el criterio de House of Quality, que relaciona las necesidades
del consumidor con los parámetros de ingeniería, lo que permitirá evaluar las distintas
soluciones con el fin de obtener la óptima según el problema planteado. Con el fin de
obtener el peso de importancia de cada una de las necesidades de los clientes, se realizó
una encuesta para usuarios informales a través de las redes sociales, con base a los
resultados obtenidos se realizó el promedio aritmético de las calificaciones para cada factor,
dichas calificaciones varían de 1 a 5, donde 1 corresponde a la menor calificación y 5 a la
más alta.

Tabla 1. Criterio de House of Quality
El peso relativo obtenido con este criterio, indica la forma comose determinará el valor para
cada posible prototipo. Por ejemplo, el requerimiento ingenieril de ángulo de rotación tiene
un peso de 26.19 % en el momento de seleccionar la solución adecuada al problema
planteado.
Definición de valores objetivos:
Al comparar las necesidades de los usuarios y los sistemas comerciales observados, se
puede establecer los límites máximos o mínimos para los diferentes requerimientos de
ingeniería, teniendo en cuenta la dirección de mejoramiento de cada uno de los
requerimientos, la calificación de cada una de las posibles soluciones toma el valor de 1
cuando se acerca al valor máximo o mínimo deseado:
 Masa: 5 kg como máximo
 Ángulo de rotación: reducción mínima del 10% del valor de la entrada
 Dimensiones del mecanismo: 50 x 50 x 50 cm como máximo
 Grados de libertad: 1 grado de libertad como mínimo, correspondiente únicamente
a traslación o rotación en un solo eje.
Alternativas
Con el fin de obtener los valores de los indicadores para cada uno de los requerimientos de
ingeniería planteados, inicialmente se realizó un modelo en CAD en Inventor para cada
alternativa y se realizaron las simulaciones pertinentes para obtener los valores deseados.
Los parámetros de entrada para cada simulación fueron los mismos, con el fin de poder
realizar una comparación adecuada entre las diferentes propuestas.
Como cada alternativa posee una entrada rotacional, se realizaron las simulaciones con
una velocidad angular de entrada de 180⁡𝑑𝑒𝑔/𝑠 constantes durante diez segundos de
rad Kg m^3 n/a
Requerimientos del
cliente
Pesodeimportanciadel
factor
Ánguloderotación
Masa
Volumen
Gradosdelibertad
Estabilidad de la imagen 5.00 9
Peso 3.51 9
Ergonomía 3.77 3 9
Rango de movimiento 4.33 9
Costo 3.67 3
Puntaje 45 42.9 44.94 38.97
Peso relativo % 26.19% 24.97% 26.16% 22.68%
1 3 2 4Orden de importancia
Unidades

simulación, se impuso un movimiento oscilatorio con una amplitud de 20⁡𝑑𝑒𝑔 y una
frecuencia de 1⁡𝐻𝑧 en uno de los grados de libertad de cada alternativa y además, un
coeficiente de amortiguamiento de 0,5⁡𝑁⁡𝑚𝑚⁡𝑠/𝑑𝑒𝑔 en todos los grados de libertad de las
uniones que lo requerían. También, se realizaron las simulaciones teniendo en cuenta el
montaje de una cámara con el objetivo de simular el comportamiento del sistema bajo
condiciones normales de uso. La cámara fue simulada con un bloque cúbico en donde se
tenían 10𝑐𝑚 de arista y una densidad de 1000⁡𝑘𝑔/𝑐𝑚3.
Alternativa 1:
Este estabilizador consta de una barra que en uno de sus extremos tiene un contrapeso y
en el otro una base en la cual gira fija a la cámara. El usuario tendrá interacción con el
estabilizador mediante un mango que esta alrededor de la barra principal y mediante una
manivela que permitirá el movimiento de un sistemade engranajes cónicos que transmitirán
este movimiento rotacional a la placa donde se encontrará fija la camara. En la Ilustración
4 se muestra el modelo paramétrico de esta alternativa.
Ilustración 4.Modelo paramétrico alternativa 1. (Nombre del archivo simulación: EnsamblajeAlternativa1.iam)
Luego del análisis dinámico mediante Simmechanics y el análisis de las propiedades para
este sistema, se encontró que los indicadores son:
 Angulo de rotación: 2,2968 grados.
 Masa: 2,021 kg
 Volumen: 1926,697885 𝑐𝑚3
 Grados de libertad: 3

Alternativa 2:
Esta alternativa se basa en transmitir el movimiento rotacional de un motor a un eje de
entrada, el cual por medio de un engranaje biselado es transmitido a otro eje con el fin de
cambiar la dirección de la rotación. Una base se encuentra fija al eje rotante, la cual posee
una unión tipo rótula a la cual se une la cámara.
Ilustración 5. Modelo en CAD alternativa 2
Luegode realizarel modeloenCAD,se realizólasimulacióndinámicaobteniendolossiguientes
resultadosparael ángulode rotación:
0
0.5
1
1.5
2
2.5
1.300
1.700
2.100
2.500
2.900
3.300
3.700
4.100
4.500
4.900
5.300
5.700
6.100
6.500
6.900
7.300
7.700
8.100
8.500
8.900
9.300
9.700
ÁngulodeRotación[rads
Tiempo [s]
Ángulo de Rotación
[rads]

Por lotanto,los resultadosparacada unode losrequerimientosevaluadosson:
 Angulo de rotación: 1.854 grados.
 Masa: 2,497 kg
 Volumen: 2297.08 𝑐𝑚3
Alternativa 3:
La tercera alternativa consiste de un estabilizador de manos con un movimiento rotacional
transmitido por un motor en un eje de entrada. Es este estabilizador, el usuario es capaz de
maniobrar el mecanismoconuna sola mano, mientras que se transmiteel movimiento hacia
la base donde se encuentra ubicada la cámara. El movimiento es transmitido a través del
eje de entrada con el uso de engranajes biselados por los cuales se puede transmitir el
movimiento de un grado de libertad hacia el otro. El funcionamiento de este estabilizador
está apoyado sobre el efecto de la gravedad sobre las uniones, ya que se utiliza una rótula
que debe ser sostenida para mantener el mecanismo ensamblado, esto debido a que el
estabilizador funciona en una posición invertida, ver ilustración 7.
Ilustración 6. Modelo CAD alternativa 3
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0.00000 2.00000 4.00000 6.00000 8.00000 10.00000 12.00000
Ángulo(rad)
Tiempo (s)

Debido a que es necesario sostenerel estabilizador, se usan rodamientos en el eje de salida
de los engranajes con el fin de mantener en una posición fija en la base del estabilizador.
La base del estabilizador está unida al eje de salida del engranaje con una rótula utilizada
en un extremo del eje. Se tiene una base compuesta por la unión de piezas rectangulares
en donde se una rótula en una sección rectangular y se deja un espacio considerado en
donde se pueda ubicar la cámara a estabilizar, ver ilustración 8. En la sección donde se
encuentra la cámara se encuentra un seguidor en donde el usuario debería probar la
ubicación que logre estabilizar mejor la imagen. Además, en un extremo se ubica un pin en
donde es posible ubicar masas para lograr una mayor estabilidad o, usar una ranura en
donde se facilita la ubicación de contrapesos.
Ilustración 7. Marco y engranaje biselado alternativa 3
Cabe notar que en el mango del estabilizador se tiene una sección hueca en donde son
ubicados los engranajes, el rodamiento y una tapa de la base para eliminar la visibilidad del
usuario a los mecanismos utilizados. También, en el mango del estabilizador se tiene una
sección circular hueca en donde se hace pasar el eje de entrada en donde está ubicado el
motor.
Utilizando un modelo en CAD y realizando las respectivas simulaciones de los movimientos
de entrada se obtienen los siguientes valores para los requerimientos establecidos:
 Ángulo de rotación máximo: 0.1948 rad
 Masa: 1.386 𝑘𝑔
 Volumen: 1305.98 𝑐𝑚3
Estos valores fueron encontrados utilizando un coeficiente de amortiguamiento en la rótula
del mecanismo, ya que ahí es en donde los factores de fricción y amortiguamiento afectan

en mayor medida la respuesta del sistema. En la siguiente gráfica se puede observar el
comportamiento del ángulo de rotación del mecanismo en el tiempo:
Gráfica 2. Ángulo vs tiempo para la alternativa 3
Valoración de alternativas
Se muestra a continuación en la tabla 2 las configuraciones de parámetros que se
escogieron en cada alternativa, y los valores de la función objetivo que se tiene en cada
una de ellas. Estos valores se pueden obtener de la siguiente manera:
𝐹𝑜 = ∑ 𝑝𝑒𝑠𝑜𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜%∗ 𝑛𝑜𝑡𝑎 𝑖
⁡
𝑖
Donde 𝑛𝑜𝑡𝑎𝑖 es el valor que aporta cada parámetro al valor final de cada alternativa y se
puede calcular así:
𝑛𝑜𝑡𝑎 𝑖 =
{
𝑓 𝑚𝑖𝑛
𝑓𝑝𝑎𝑟á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
𝑆𝑖⁡ ↓⁡
𝑓𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜
𝑓𝑝𝑎𝑟á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
𝑆𝑖⁡ ↑
Donde 𝑓𝑝𝑎𝑟á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 corresponde al valor del parámetro y 𝑓 𝑚𝑖𝑛,𝑚𝑎𝑥 corresponde al valor
objetivo de dicho parámetro. Para los valores de resistencia a la humedad de cada
alternativa, al tener el mismo material, ser variables de difícil medición y dependientes del
proceso de manufactura que se lleva a cabo, se decidió darles sus valores objetivos, de
forma que sus valores, por ahora, no influya sobre la decisión final del mecanismo a
desarrollar.
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
ÁngulodeRotación[rads]
Tiempo [s]
Ang. X

Tabla 2: Parámetros y funciones objetivos de cada alternativa.
Una vez se hayan obtenido las notas o funciones objetivos de cada alternativa, se necesita
comparar cual de esta alternativa presenta la mejor nota. De estos resultados, la alternativa
3 es la que tiene mejor desempeñocubriendo las necesidades del usuario final, con un valor
objetivo de 0.7822. Así, podemos concluir que teniendo en cuenta los parámetros escogidos
para evaluar cada alternativa, se debe implementar la alternativa número tres.
PARTE 2:
Para realizar el modelo paramétrico del sistema, se realizó un modelo simplificado con el
fin de obtener las ecuaciones dinámicas que modelan el sistema .
𝐺 + ∑ 𝑀 𝑎 = 𝐼 𝑎 𝛼
−𝑚𝑔sin 𝜃 𝑙 − 𝑐( 𝜃𝑝
̇ − 𝜃𝑏
̇ ) 𝑙 = 𝐼𝐴 𝜃𝑝
̈
𝑐𝜃̇ 𝑏 𝑙 = 𝐼𝐴 𝜃𝑝
̈ + 𝑚𝑔(sin 𝜃𝑝 + 𝑐𝜃𝑝
̇ 𝑙)
Para ángulos pequeños sin 𝜃 = 𝜃, se define 𝜃𝑏 = 𝐴 sin 𝜔𝑡
𝜃𝑝
̈ +
𝑐𝑙
𝐼𝐴
𝜃𝑝
̇ +
𝑚𝑔𝑙
𝐼𝐴
𝜃 =
𝑐𝑙
𝐼𝐴
𝐴𝜔cos 𝜔𝑡
𝜃𝑝
̈ + 𝐵𝜃𝑝
̇ + 𝐷𝜃 = 𝐵𝐴𝜔cos 𝜔𝑡
Donde:
𝐴 =
𝑐𝑙
𝐼𝐴
𝐵 =
𝑚𝑔𝑙
𝐼𝐴
Donde 𝐼𝐴 corresponde al momento de inercia del estabilizador. Para encontrar este valor se
parametrizo la geometria del estabilizador, con el fin de encontrar el valor del momento de
inercia con el cambio de la geometria del mismo.
Se dividió la geometría del estabilizador en placas. El momento de inercia para cada una
de ellas está dada por:
𝐼 𝑏 =
1
12
𝑚 𝑏( 𝑏2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑏 (
𝑏
2
+ 𝑥)
2
Propiedad Alternativa 3 Alternativa 2 Alternativa 1 Porcentaje en peso Valor Comparación
Ángulo de rotación [rad] 0.1920 0.0324 0.0349 26.19% 0.0324
Masa [kg] 1.3860 2.4970 1.9660 24.97% 1.3860
Volumen [cm^3] 1305.90 2297.08 1926.74 26.16% 1305.9000
Grados de libertad 3 3 3 22.68% 3.0000
Nota alternativa 0.782235977 0.776037081 0.822978801 Mejor Alternativa Alternativa 3

𝐼𝑐 =
1
12
𝑚 𝑐( 𝑒2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑐 (𝑏 − 𝑥 −
𝑒
2
)
2
𝐼 𝑑 =
1
12
𝑚 𝑑( 𝑑2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑑 ( 𝑏 − 𝑥 +
𝑑
2
)
2
𝐼 𝑎 =
1
12
𝑚 𝑎( 𝑎2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑎 (
𝑎
2
− 𝑏 − 𝑥)
2
𝐼𝑓 =
1
12
𝑚 𝑓(2𝑓2) + 𝑚 𝑓 (
𝑓
2
+ 𝑥)
2
Entonces el momento de inercia del estabilizador es:
𝐼 = 𝐼 𝑏 + 𝐼𝑐 + 𝐼 𝑑 + 𝐼 𝑎 + 𝐼𝑓
Para encontrar la masa se hizo uso de la parametrización de la geometría del estabilizador.
Las ecuaciones utilizadas fueron:
𝑚 𝑎 = 𝑎𝑔𝐿𝜌
𝑚 𝑏 = 𝑏𝑔𝐿𝜌
𝑚 𝑐 = 𝑒𝑔𝑐𝐿𝜌
𝑚 𝑎 = 𝑑𝑔𝐿𝜌
𝑚 𝑓 = 𝑓3 𝜌
𝑚 = 𝑚 𝑏 + 𝑚 𝑎 + 𝑚 𝑐 + 𝑚 𝑎 + 𝑚 𝑓
El momento de inercia de:
𝐼 𝑏 =
1
12
𝑚 𝑏( 𝐿2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑏 (
𝐿
2
)
2
𝐼𝑐 =
1
12
𝑚 𝑐( 𝑐2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑐 (
𝑐
2
+ 𝐿)
2
𝐼 𝑑 =
1
12
𝑚 𝑑( 𝐿2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑑 (
3𝐿
2
+ 𝑐)
2
𝐼 𝑎 =
1
12
𝑚 𝑎( 𝐿2 + 𝑔2) + 𝑚 𝑎 (
3𝐿
2
+ 𝑐)
2
𝐼𝑓 =
1
12
𝑚 𝑓(2𝑓2)+ 𝑚 𝑓 ( 𝑐 −
𝑓
2
+ 𝐿)
2
𝐼 = 𝐼 𝑏 + 𝐼𝑐 + 𝐼 𝑑 + 𝐼 𝑎 + 𝐼𝑓
El centro de masa se parametrizo como
𝑙 =
𝑚 𝑏 (
𝐿
2
) + 𝑚 𝑐 (
𝑐
2
+ 𝐿) + 𝑚 𝑑 (
3𝐿
2
+ 𝑐) + 𝑚 𝑎 (
3𝐿
2
+ 𝑐) + 𝑚 𝑓 ( 𝑐 −
𝑓
2
+ 𝐿)
2
𝑚 𝑏 + 𝑚 𝑎 + 𝑚 𝑐 + 𝑚 𝑎 + 𝑚 𝑓
Y c corresponde al valor de damping, 0,5 N mm/gr.
Los parámetros que se escogieron para variar durante el proceso de síntesis se decidió
variar los parámetros principales de la base del estabilizador, estos parámetros son:

 Longitud de la sección donde se ubica la cámara
 Altura de la sección en donde se ubica la cámara
 Ancho de la base
 Distancia en donde se encuentra el pin para ubicar los contrapesos.
Cada uno de estos parámetros fueron escogidos debido a su influencia sobre el momento
de inercia del mecanismo. Todos los parámetros que se escogieron durante el proceso de
síntesis se cambiaron en un rango que contenía su valor presentado en la alternativa
original, de forma que se puedan evaluar los rangos cuando las dimensiones se aumentan
o disminuyen. Los valores que se escogieron para estos parámetros se presentan en la
siguiente tabla, para cada uno parámetro se escogieron 10 valores, 5 superiores al valor
original y 5 inferiores.
Parámetro Mínimo Máximo
Longitud sección de la cámara [mm] 105 205
Alto sección de la cámara [mm] 105 155
Distancia posición de contrapesos
[mm]
25 75
Ancho de la base [mm] 20 60
Tabla 3: Rangos de parámetros establecidos como variables.
Con estos valores se realizó el proceso de síntesis con un programa en Matlab y Simulink,
y se realizó un total de 10,000 iteraciones equivalente a las combinaciones de cada uno de
los parámetros.Los programas y las funciones utilizados sepueden observar en los anexos,
los diez mejores resultados obtenidos de este proceso de síntesis luego de realizar la
evaluación de House of Quality se presentan a continuación. Es importante resaltar que los
grados de libertad del mecanismo siempre son los mismos, y por lo tanto este parámetro
se omitió a la hora de evaluar el House of Quality:
Ilustración 8. House of Quality modificado
rad Kg m^3
Requerimientos del
cliente
Pesodeimportanciadel
factor
Ánguloderotación
Masa
Volumen
Estabilidad de la imagen 5.00 9
Peso 3.51 9
Ergonomía 3.77 3 9
Rango de movimiento 4.33
Costo 3.67 3
Puntaje 45 42.9 44.94
Peso relativo % 33.88% 32.29% 33.83%
Unidades

Ilustración 9. Resultado para las iteraciones
Teniendo en cuenta que se desea minimizar el valor de la función objetivo, el mejor
resultado de las iteraciones es:
 Longitud base: 0.105 m
 Altura base: 0.105 m
 Distancia a pin: 0.025 m
 Grosor: 0.02 m
Al evaluar la simulación con los parámetros encontrados son:
 Ángulo de rotación: 9.282 grados
 Volumen: 1293 cm^3
 Masa: 1.375 kg
La respuesta de la solución final se muestra en la siguiente gráfica:
Gráfica 3: Respuesta Final Solución.
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
Ánguloderotación[rads]
Tiempo [s]
Ángulo X

El modelo final obtenido se muestra a continuación:
Ilustración 10: Modelo en CAD solución final.
Se puede observar que al disminuir las dimensiones de algunos parámetros se pudo
disminuir algunos de los requerimientos de ingeniería al realizar el proceso de iteración
obteniendo un mejor resultado de la solución final, sin embargo, podría recomendarse
incluir geometrías diferentes sobre el marco del mecanismo para observar la respuesta del
sistema en estado estable.
Referencias
Ashby, M. F. (1996). Engineering Materials 1.
Canon. (s.f.). Obtenido de
http://www.canon.es/for_home/product_finder/camcorders/professional/xf300/speci
fication.aspx
Freefly. (2016). Obtenido de http://freeflysystems.com/
Hession, M. (4 de Mayo de 2013). This New Camera Stabilizer Could Change
Cinematography Forever. Obtenido de http://gizmodo.com/5993678/this-new-
camera-stabilizer-could-change-cinematography-forever
Koolertron. (2014). Koolertron Shoulder Load Vest Rig Stabilizer Rig Arm DSLR Camera
Video Support For Canon 5D2 Nikon D700. Obtenido de

http://www.koolertron.com/koolertron-shoulder-load-vest-rig-stabilizer-rig-arm-dslr-
camera-video-support-for-canon-5d2-nikon-d700-p-307.html
Sevenoak. (2016). Handheld Video Stabilizer SK-W05. Obtenido de
http://www.sevenoak.biz/products/show/419.html

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