UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE Facultad de Ingeniería Proyecto final de robótica I Periodo de 2018
BRAZO ACOPLADOR Andrés Sierra 2156816 Email:
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[email protected] John Ramos 2127383 Email:
[email protected] Email:
[email protected] Recibido: 30 de mayo de 2018
Resumen - Por medio del método de cinemática directa e inversa se buscó implementar un brazo robótico que trabaje de manera semi-automática para ayudar aquellas personas con discapacidades en sus piernas o brazos (qué tenga una sola articulación en este caso), y por esto necesitan ayuda de otras personas para poder alcanzar ciertos objetos en diferentes lugares, ya sean, en diferentes alturas o estén distanciadas de dicha persona. La solución inicio desde la perspectiva de ayuda social. Esta idea surgió al ver cientos de casos donde las personas con discapacidades les cuestan alcanzar algo mientras no tienen compañía de alguna persona y les toca hacer ‘malabares’ o pedir el favor a desconocidos recoger algo o alcanzar algún objeto de sinalguien, saber lasles lesiones daños que pueden causarde al ayudarles intentarloasolos e igualmente igualmen te al pedir la ayuda pueda ohacer algún hurto o daño a lo solicitado.
ABSTRACT - Through the direct and inverse kinematics method, a device that works semiautomatically to help people with disabilities in their legs or arms can be used. help from other people to help other objects in different places, either in different heights or in distanced from that person. The starting solution from the perspective of social assistance. This idea arose when reaching hundreds of cases in which people with disabilities cost them something while they have no responsibility to know that injuries and personal injuries can cause injuries and injuries. or damages that can cause when trying it alone and also when asking for the help of someone, those that can do some damage or damage to the requested.
Introducción
Un sistema robótico automatizado o semiautomatizado es aquel dispositivo que permite mejorar y/o ayudar a la independencia o mejoramiento de los procesos industriales, industriales, sociales, personales, entre otros. Estos dispositivos se pueden diseñar por medio de un conjunto de piezas como: servos motores, actuadores, etc.
Objetivos
Objetivo general: Llevar a cabo el desarrollo de un brazo robótico semi-automático para las personas discapacitadas.
Objetivos Específicos: Realizar un diseño económico y
El robot puede trabajar de forma autónoma o asistida por medio de un control, el cual, manipula el operario por medio de una computadora o una interfaz gráfica.
confiable.
Realizar un código fácil de interpretar.
Lograr
identificar
debilidades, oportunidades
las
fortalezas,
amenazas de
la
El brazo está diseñado con 5 servomotores y aleaciones de aluminio y titanio para que sea resistente a golpes, oxidación, entre otros. El robot está diseñado en cuatro partes encargadas de darle movilidad a los brazos y la base.
y sociedad
discapacitada.
Planteamiento del problema
Atravesamos una gran era tecnológica donde podríamos llamarla industria 4.0, donde la automatización de máquinas, accesorios, entre otros, ha hecho que avancemos en muchos aspectos cotidianos hasta la producción de las grandes industrias.
Los planos de este diseño se explican a continuación. 1.
Un buen aporte para esta evolución tecnológica es poder ayudar a la comunidad lo que más se pueda para llegar a un mejor nivel de vida y a un mundo
2.
La base: Es la que se conecta a la silla de ruedas. Este eje se mueve en 180o para que no colisione con el suelo al momento de girar de arriba hacia abajo.
Articulación 1: Esta articulación es la que se encarga de darle ganancia o reducción en la altura a las próximas 3 articulaciones. Este eje gira 90o con respecto a la horizontal.
donde todos nos sintamos iguales y que no haya una ‘inferioridad’ entre los seres humanos. Por eso, la empresa ASJR inc. Se comprometió a diseñar un modelo de brazo robótico para poder ayudar a las personas con discapacidades motrices (en las piernas o en los brazos) en sus labores de vida cotidiana (comer, agarrar objetos, etc.) y así no tener que depender de la ayuda de familiares o personas extrañas a las cuales les piden ayuda para hacer este tipo de cosas.
3.
Articulación 2: Es la encargada de darle dirección a las 2 articulaciones restantes, dándole más ganancia y libertad de movimiento, ya que, este eje puede girar los 180 o.
4.
Articulación
3: Esta
penúltima articulación se encarga de darle la dirección al último giro en ejeo. Y. se puede mover libremente enel 180
DESCRIPCIÓN DEL MODELO Este modelo de robot inmóvil es adaptable a gran variedad de diseños de sillas de ruedas, el cual, se creó para auxiliar a las personas con problemas de discapacidad en sus piernas y/o brazos. Este diseño es sencillo y eficaz para facilitar el uso que le de la persona a este dispositivo, con un practico manejo a través de un control con una interfaz grafica entretenida para que el usuario no tenga la necesidad de pedir apoyo ya sea, para manejar el brazo o para alcanza los objetos deseados.
5.
Articulación 5: La última articulación es un servo motor que tiene conectado una especie de mano o agarradera que sirve para sujetar las cosas que el usuario desea coger. Esta articulación es la que mayor grado de libertad tiene de las demás, ya que, se puede mover los 360o.
2
Imagen No.3. Arduino MEGA2560.
Servomotor Imagen No.1. Diseño del robot en un CAD.
TGY-59010:
Permiten
darles el giro a las articulaciones.
ELEMENTOS ELECTRÓNICOS Son aquellos elementos que están encargados de poder ejercer el control y manipulación del robot, se utilizó las plataformas de Arduino y Processing para medir los ciclos análogos y poder corroborar cada instrucción que le da el usuario al robot.
Imagen No.4. Servomotor TGY-59010.
Como se observa en la imagen 2, se encuentra toda la descripción de la parte electrónica que se llevara a cabo para este dispositivo, conformada por: modulo Arduino MEGA2560, 5 servomotores y su respectiva alimentación.
ELEMENTOS PROGRAMATICOS Para el brazo robótico se usarán los entornos programáticos de control electrónico y control de movimiento, se usará el Arduino para la comunicación de los servomotores, también, se usará entornos virtuales para simular los movimientos y la constitución del robot como lo son Processing, Ros, Gazebo y Rviz.
Imagen No.2. Conexión de los elementos electrónicos. En esta parte explicaremos el funcionamiento de cada componente con el cuál se trabajó en este dispositivo:
MEGA
2560:
Tablero de microcontroladores de 54 pines digitales.
Imagen No.5. Software de desarrollo. 3
T0
1
T12 T23 T34 T45
i 1 2 3 4 5
θ
i ∗ ∗=90 =90o ∗ oo ∗=0=0o ∗=-90o
di L2 0 L5 0 0
ai L3 L4 0 0 0
αi
-90o
0 0 -90o 0
CINEMÁTICA INVERSA
Tabla No.1. Tabla de valores del método DH.
SIMULACIÓN DE LA INTERFAZ GRÁFICA
Imagen No.7. Diagrama del brazo robótico.
L4 = 85 mm d1 = 29,66 mm L1 = 23,26 mm L3 = 159.7 mm L2 = 200 mm
− parámetros ingresados == () () () == √ + ( + ) = √ +
Imagen No.6. Aplicación del control del brazo robótico en Processing. ANÁLISIS CINEMÁTICO CINEMÁTICA DIRECTA
= −()+−( + + ) − =
= Imagen No.6. Modelo de cinemática del robot.
L1 = 83.26 mm L2 = 29.66 mm L3 = 9.85 mm L4 = 200 mm L5 = 159.7 mm
4
ANEXOS Aquí se consignarán las imágenes del modelo físico del robot.
Imagen No.10. Vista lateral del robot.
Imagen No.8. Vista superior del robot.
Imagen No.11. Vista trasera del robot.
Imagen No.9. Vista frontal del robot.
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