ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA
Anteproyecto del TRABAJO DE TITULACIÓN Título
Diseño e implementación de un brazo robótico industrial con 5 grados de libertad guiado por Kinect Presentado por:
Ricaurte Segovia Alex Fernando Minda Valverde Israel Rigoberto
Director del Trabajo de Titulación: Ing. Gloria Vanegas Z. Escuela: Ingeniería Electrónica en Control y Redes Industriales Tipo de Trabajo de Titulación: Innovación Tecnológica Fecha de presentación del anteproyecto: 17/07/2015
Diseño e implementación de un brazo robótico industrial con 5 grados de libertad guiado por kinect. 2.
INFORMACIÓN GENERAL
2.1
PROPONENTES:
2.4
NOMBRE:
Alex Fernando Ricaurte Segovia
CÉDULA:
0603465337
CÓDIGO:
246127
E-MAIL:
[email protected]
ESCUELA:
INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN CONTROL Y REDES INDUSTRIALES
CARRERA:
INGENIERÍA ELECTRÓNICA, CONTROL Y REDES INDUSTRIALES
NOMBRE:
Israel Rigoberto Minda Valverde
CEDULA:
2100417324
CÓDIGO:
245847
E-MAIL:
[email protected]
ESCUELA:
INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN CONTROL Y REDES INDUSTRIALES
CARRERA:
INGENIERÍA ELECTRÓNICA, CONTROL Y REDES INDUSTRIALES
DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN: NOMBRE: Ing. Gloria Vanegas Z. CÉDULA: 060361668-1 CORREO:
[email protected]
2.5
EMPRESA / INSTITUCIÓN DONDE SE APLICARÁ EL TRABAJO: Es un proyecto de investigación que se realizara para el laboratorio de la Escuela de Ingeniería en Electrónica de la ESPOCH.
3.
FORMULACIÓN GENERAL DEL PROYECTO DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
3.1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3.1.1
ANTECEDENTES
Desde que se ha investigado en el campo de la visión artificial se ha provocado un avance tecnológico muy importante en el área de la robótica, ya que se trata de copiar uno de los sentidos más importantes de los seres humanos e implantarlos en los prototipos robóticos y así obtener datos del ambiente de una manera más precisa. Entonces debemos entender que la visión artificial está totalmente dirigida al procesamiento de imágenes como detección de objetos, mapeo de escenarios, generar resultados sobre una consulta en la imagen, realizar chequeos sobre objetos sin necesidad de contacto directo, realizar inspecciones sobre piezas de diversas características, entre otros. Las decisiones que se tomen con estos datos son parte de la inteligencia artificial. La tecnología avanza diariamente en casi todos los ámbitos de la vida cotidiana, este desarrollo se basa en necesidades diarias que buscan solucionar estos problemas o generar novedosas herramientas como es el caso de KINECT,
que se lo ha creado
pensando en el entretenimiento de las personas, la cual será la herramienta principal junto al software de OPENCV, que si bien es cierto pose librerías muy completas y muchos estudios realizados con el mismo, no le resta importancia a la aplicación ya con el hardware instalado. En la actualidad se tienen diversas tareas repetitivas en el campo industrial, muchas de ellas realizadas por humanos o por brazos robóticos que obedecen una función específica sin autonomía propia, ahora se trata de crear sistemas que satisfagan necesidades de una forma más precisa y eficiente, se necesita sistemas compuestos que realicen varias funciones con datos acerca de un objeto creando la necesidad de algo parecido a la percepción humana, y sus habilidades para recolectar cuerpos físicos en el espacio, creando así un prototipo capaz de realizar acciones independientemente dando respuestas a modificaciones del entorno. Un área importante a la que se ha dedicado los esfuerzos por mejorar la calidad de vida de las personas es la robótica asistencial, que ayuda a personas con capacidades especiales a desenvolverse, más independientemente e interactuar con su entorno de una mejor manera, esto da lugar a crear dispositivos electrónicos que permitan a las mismas
acercar u obtener objetos que de otra manera les sería imposible, tratando así de contribuir a mejorar día con día la calidad de vida de la población.
3.1.2
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Se puede implementar un brazo robótico industrial guiado por Kinect? ¿Cómo ayudará un brazo robótico con Kinect a resolver un problema de robótica asistencial? ¿Cinco grados de libertad serán suficientes para alcanzar los objetivos? ¿Se puede encontrar de una manera precisa las coordenadas de un objeto en el espacio con Kinect?
3.1.3
SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cuáles serían los tipos de movimientos que podrían satisfacer al usuario del brazo robótico? ¿Los tiempos de reacción del brazo robótico industrial satisfacen las necesidades a la hora de actuar? ¿Es seguro usar un brazo robótico industrial con un sistema Kinect? ¿Cuáles son las ventajas de usar un brazo robótico guiado mediante Kinect? ¿Cuáles son las potenciales aplicaciones de un brazo robótico guiado por Kinect?
3.2 JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO DE GRADO 3.2.1
JUSTIFICACIÓN TEÓRICA
Los brazos robóticos industriales son considerados típicos representantes de la mecatrónica. Raramente se encuentra una variedad comparable de tecnologías y disciplinas científicas enfocadas a la funcionalidad y ejecución de un sistema como en el desarrollo y aplicación de un robot. El diseño de un manipulador atiende a diferentes criterios de funcionalidad y desempeño como son: capacidad de carga, grados de libertad, herramientas de uso, precisión,
repetitividad, condiciones ambientales de operación, costo de manufactura y desarrollo, mantenimiento, flexibilidad, etc. Con la ayuda de la robótica se trata de hacer más sencilla la vida de personas con cierta discapacidad motriz, creando un brazo robótico que sea de tipo asistencial, cumpliendo tareas básicas como acercamiento de objetos hacia lugares específicos, que para una persona común son labores comunes pero para una persona con capacidades especiales son tareas muy significativas.
Usando los conocimientos de robótica y a su vez conociendo la robótica industrial se busca descubrir si al ser implementados con kinect puede cumplir la función de identificación, localización y detección adecuada de objetos, dándole así a este dispositivo robótico varias posibilidades para ayudar a la ciudadanía.
3.2.2
JUSTIFICACIÓN APLICATIVA
Aunque muchos requerimientos pueden ser obvios o estar ya definidos, algunos parámetros centrales del diseño deben ser deducidos de un análisis de los esquemas de trabajo. El parámetro con el mayor impacto en la complejidad, costo y apariencia del robot es su número de ejes independientes, esto es, los grados de libertad. Estos son dados por estructuras predefinidas o eslabones que son el soporte del brazo robótico y que serán diseñados en 3d para su posterior impresión y trayectorias espaciales que el efector final del robot debe seguir. Los actuadores del dispositivo serán los servomotores con los cuales este se moverá en el espacio, dándoles una libertad de 360 grados, los cuales serán controlados por un sistema embebido, el kinect se lo controlara desde la PC realizando una conexión entre en la computadora y el sistema embebido debido a los recursos bajos que posee el dicho sistema para las altas prestaciones que posee la cámara KINECT.
Ahora, si con el pasar de la tecnología hemos tenido buenas cámaras y demás recursos de hardware para el trabajo en inteligencia artificial se ha escogido como sensor principal el
KINECT por ser un recurso potente y de grandes prestaciones, que a su vez usará el software de openCV el cual es una librería de código libre para visión por computadora en tiempo real, escrita en C++, compatible para Linux.
OBJETIVOS
3.3.1 3.3.2 ●
OBJETIVOS GENERALES Diseñar e Implementar un brazo robótico industrial con 5 grados de libertad guiado por Kinect. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar un estado del arte detallado referente al trabajo ejecutado.
Diseñar el prototipo de tal manera que sus dimensiones satisfagan a las aplicaciones planteadas.
Ensamblar los eslabones con los actuadores y realizar la conexión entre el controlador y el software de seguimiento del prototipo.
●
Recolectar datos del entorno respecto al tiempo de acción.
●
Planificar trayectorias para llegar al espacio predeterminado.
●
Comprobar si un brazo robótico sirve para dar ayuda asistencial a una persona con una discapacidad especifica.
●
Desarrollar una aplicación con el Kinect para controlar el brazo robótico.
3.3 MARCO TEÓRICO Introducción a la Robótica La palabra robot se empleó por primera vez en 1920 en una obra de teatro llamada "Robots Universales Rossum" escrita por el dramaturgo checo Karel Capek, se deriva de la palabra checa “robotnik” y significa, siervo, servidor o trabajador forzado. Es en el siglo XX cuando se empieza a hablar de robots y se produce el desarrollo de estos, que va ligado con el desarrollo de los microprocesadores. En la tabla siguiente se citan algunos hechos destacables con sus fechas aproximadas. (Velásquez, 2012).
Un robot se define como una entidad hecha por el hombre con un cuerpo (anatomía) y una conexión de retroalimentación inteligente entre el sentido y la acción directa no bajo del control humano. Sin embargo, se ha avanzado mucho en el campo de los robots con inteligencia alámbrica. Las acciones de este tipo de robots son generalmente llevadas a cabo por motores o actuadores que mueven extremidades o impulsan al robot. Asimismo, el término robot ha sido utilizado como un término general que define a una máquina mecánica o autómata, que imita a un animal, ya sea real o imaginario, pero se ha venido aplicado a muchas máquinas que reemplazan directamente a un humano o animal en el trabajo o el juego. Los robots son usados hoy en día para llevar a cabo tareas sucias, peligrosas, difíciles, repetitivas o embotadas para los humanos. Esto usualmente toma la forma de un robot industrial usado en las líneas de producción. Otras aplicaciones incluyen la limpieza de residuos tóxicos, exploración espacial, minería, búsqueda y rescate de personas y localización de minas terrestres. La manufactura continúa siendo el principal mercado donde los robots son utilizados. (Tovar, et al 2009). Los robots articulados (similares en capacidad de movimiento a un brazo humano) son los más usados comúnmente. Las aplicaciones incluyen soldado, pintado y carga de maquinaria. La Industria automotriz ha tomado gran ventaja de esta nueva tecnología donde los robots han sido programados para reemplazar el trabajo de los humanos en muchas tareas repetitivas. Existe una gran esperanza, especialmente en Japón, de que el cuidado del hogar para la población de edad avanzada pueda ser llevado a cabo por robots.
Existen diferentes tipos y clases de robots, entre ellos con forma humana, de animales, de plantas o incluso de elementos arquitectónicos pero todos se diferencian por sus capacidades y se clasifican en 4 formas: (Velásquez, 2012). Androides: robots con forma humana. Imitan el comportamiento del hombre, su utilidad en la actualidad es de solo experimentación. La principal limitante de este modelo es la implementación del equilibrio a la hora del desplazamiento, pues es bípedo. Móviles: se desplazan mediante una plataforma rodante (ruedas); estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro.
Zoomórficos: es un sistema de locomoción imitando a los animales. La aplicación de estos robots sirve, sobre todo, para el estudio de volcanes y exploración espacial. Poliarticulados: mueven sus extremidades con pocos grados de libertad. Su utilidad es principalmente industrial, para desplazar elementos que requieren cuidados.
El grupo de los robots Poliarticulado son de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad". En este grupo se encuentran los manipuladores, los Robots industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo. (Molina, 2014).
Articulaciones y grados de libertad de un robot Las articulaciones permiten que entre las partes que unen (también llamadas ejes), se pueda producir un movimiento de desplazamiento, de giro o una combinación de ambos. Hay varios tipos de articulaciones, las dos que más emplean los robots, son la prismática (P) y la de rotación (R); ambas permiten un solo Grado De Libertad (GDL), o movimiento independiente entre las partes que unen. La prismática permite únicamente un movimiento relativo de desplazamiento o traslación en una sola dirección o eje; la de rotación permite únicamente un movimiento relativo de giro alrededor de un solo eje; por este motivo, podemos decir en general que el número de GDL en un robot es igual al número de sus articulaciones o al número de ejes. Con tres traslaciones según el respectivo eje X, Y o Z y tres giros o rotaciones (yaw, pitch, roll) relacionadas con estos mismos ejes, podemos posicionar cualquier elemento, objeto u herramienta en el espacio. Generalmente los robots consiguen el posicionado por medio de sus tres primeras articulaciones a partir de la base y la orientación de su elemento terminal o herramienta con el resto de articulaciones. (Morillo, 2014).
El Kinect Ahora, si con el pasar de la tecnología hemos tenido buenas cámaras y demás recursos de hardware para el trabajo en visión artificial. ¿Por qué nos proponemos realizar este proyecto con el Kinect? En primer lugar porque es un recurso potente y de grandes prestaciones, no solo se compone de una cámara RGB sino también de una cámara infrarroja con las cuales se puede tener una imagen y a la vez calcular su profundidad con respecto a los objetos que la rodean. También influye el que sea una herramienta novel, que apenas se lanzó a fines del 2010 y que promete un desarrollo impresionante. Por último se notó que al ser un producto de inmensa popularidad tendrá una mejora constante y que cada vez ampliara más sus horizontes por lo que elegirlo es ir a un trabajo con respaldo. Tipos de robots según la configuración de sus ejes: Robot polar o esférico.- La primera y segunda articulación son de ejes de rotación perpendiculares entre sí, la tercera es prismática; así pues tenemos dos giros y un Robótica desplazamiento que permiten posicionar un punto en el espacio mediante coordenadas polares. Robot Cilíndrico.- Utiliza un giro en la base y dos desplazamientos perpendiculares entre sí, para determinar la posición de los puntos por medio de coordenadas cilíndricas. Robot cartesiano.- Sus tres articulaciones principales son prismáticas, los ejes son ortogonales entre sí y los desplazamientos sobre ellos dan las coordenadas cartesianas X, Y, Z, de los puntos de trabajo. Robot SCARA.- Es un robot con dos articulaciones R y una P, con las dos R se controla la posición respecto al plano X-Y y con la P la coordenada Z. Es rápido, barato y preciso, pero solo tiene accesibilidad a zonas de trabajo que estén en planos perpendiculares a su eje vertical. Se emplea fundamentalmente en operaciones de ensamblado o inserción de componentes electrónicos y en otros trabajos similares.
Robot angular o antropomórfico.- Tiene sus tres principales articulaciones de tipo R, (y también las restantes), con lo cual emplea las coordenadas angulares para determinar las posiciones de su elemento terminal. Se llama antropomórfico por que simula los movimientos de un brazo humano, el primer eje se corresponde con el cuerpo, el segundo con el brazo, el tercero con el antebrazo y el resto de con la muñeca-mano; la primera articulación se
corresponde con el giro de la cintura, la segunda con el del hombro, la tercera con el del codo y el resto están en la muñeca. (Morillo, 2014).
Características y especificaciones Grados de libertad.- Los robots, suelen tener entre 3 y 6 GDL sin contar los movimientos propios de la herramienta que se le acopla, ni los GDL redundantes. A más GDL, mayor flexibilidad en el posicionamiento y orientación del elemento terminal. Zona de trabajo.- Es un volumen espacial con forma semejante entre los robots con la misma configuración de los ejes, por lo tanto depende fundamentalmente del tipo de robot y del tamaño de sus ejes.
Capacidad de carga.- Es la máxima carga que un determinado robot puede transportar a su velocidad nominal considerando su configuración más desfavorable y garantizando el posicionado. En esta carga se incluye el peso de la pinza o herramienta que se le acopla al robot en su muñeca-mano; puede variar entre 2 y 200 Kg. aproximadamente. Resolución.- Podemos decir que es el mínimo incremento o variación de desplazamiento que puede realizar un robot en su elemento terminal; depende fundamentalmente de la unidad de control del robot. Precisión.- Es la distancia que hay entre el punto programado y el punto realmente alcanzado por el robot; en una serie de movimientos repetidos, es el grado de ajuste del valor del punto medio de estos movimientos al valor programado. Repetibilidad.- Se entiende como el grado de exactitud en la repetición de movimientos, una buena repetibilidad, da baja desviación para el conjunto de estos movimientos, aunque su media se aleje del valor programado. Si se cogen los puntos de destino por aprendizaje, la repetibilidad es mucho más importante que la resolución y la precisión, pues lo importante en este caso es que el robot repita el posicionado en los puntos que él ha grabado. La repetibilidad en los robots varía aproximadamente desde 0,01 hasta 2 mm. Velocidad y Aceleración.- La velocidad es importante sobre todo para movimientos largos y en aplicaciones de paletizado: inserción, manipulación y montaje. La velocidad nominal puede darse para cada eje independientemente o bien para el movimiento de la muñeca del
robot que es la importante para el usuario, esta puede variar de 0.5 a 2 m/s según el tipo de robot y la aplicación. (Basantes, 2009).
Partes de un conjunto-robot Fuente de alimentación y sistemas de protección y seguridad. Ordenador (CPU); se encarga de los cálculos, de la gestión y ejecución de los programas y del mando y supervisión del resto de sistemas. Tarjeta de control de los ejes; hace de interfaz entre la CPU y las tarjetas de servocontrol y amplificación de cada uno de los motores. Tarjetas de servocontrol y amplificación de los motores, controlan la alimentación eléctrica a los motores y la posición de cada uno de los ejes del robot. Tarjeta de entradas y salidas y/o tarjeta de comunicaciones; una parte de estas E/S se emplean para uso del propio robot (pulsadores, señalizaciones y activación de las herramientas que se la acoplan); las otras se emplean para la comunicación del robot con su entorno. (Velásquez, 2012).
El tipo más normal de control de la posición y velocidad de los ejes de un robot, es mediante una cadena de bloques de regulación con realimentación en lazo cerrado.
Aplicaciones y ventajas de los robots Las aplicaciones de los robots abarcan numerosos campos. En la industria se emplean en fabricación, montaje y también en mantenimiento; fundamentalmente en operaciones de: soldadura en sus diversos tipos, ensamblado y montaje de piezas, inserción de componentes electrónicos en circuitos impresos, mecanizado (incluyendo la carga y descarga de piezas en las máquinas), moldeado de plásticos, paletizado, manipulación y manejo de materiales, pintado, etc. En España, a finales del año 2001, la soldadura era la aplicación dominante con un 54% de los robots operativos, seguida por el moldeado de plásticos; por sectores industriales, el de la automoción empleaba al 68% de los robots.
Programación de robots.
Programación por guiado.- En la programación por guiado o aprendizaje, el programador mueve el brazo del robot a lo largo de la trayectoria deseada y graba los puntos y configuraciones en el controlador del robot; posteriormente el robot podrá repetir cíclicamente el programa grabado; este método es fácil de aprender y necesita poca memoria para almacenar la información, por el contrario: el robot y su entorno no pueden usarse en producción durante su programación, no se genera documentación, hay dificultades para realizar programas complejos y el método no es compatible con ayudas a la programación como el CAD/CAM. Este método es el que más se empleo en los primeros tiempos de la robótica. A su vez el guiado puede ser activo o pasivo. (Basantes, 2009).
Guiado activo.- El programador mueve el brazo del robot con el propio sistema de accionamiento del robot, a través de la maleta de programación o teach-pendant; además de los movimientos, se pueden introducir en el programa otras variables y funciones como: velocidades de ejecución, estado de sensores, modificaciones de puntos de programa, etc. Guiado pasivo.- El programador mueve manualmente el brazo-robot; si este es pesado, se pueden hacer las maniobras con un doble o maestro igual al propio robot pero más ligero y manejable. El guiado pasivo se emplea en aplicaciones de soldadura y pintura; el operario mueve la muñeca del robot o del maestro de este y se memorizan las trayectorias que después repetirá el robot real. Programación textual.- En la programación textual, mediante un lenguaje de alto nivel se editan off-line (mediante un editor de programas) una serie de instrucciones que indican las acciones que debe realizar el robot; el control calcula las trayectorias que debe seguir la muñeca o la herramienta, en función de la coordenadas de los puntos programados. Atendiendo al nivel de abstracción del lenguaje, tenemos tres niveles: nivel tarea, nivel objeto y nivel robot. Nivel tarea u objetivo.- El programa se reduce a una única expresión que especifica que debe hacer el robot pero sin decirle como; por ejemplo, coloca la pieza A en el almacén B. Nivel objeto.- Además de la tarea se le dice cómo hacerla; por ejemplo: coge la pieza A y déjala en el posicionador C, coge la pieza A por el extremo A1 y déjala en el primer apartado libre del almacén B. Nivel robot.- Es necesario especificar todos los movimientos elementales que debe realizar el robot, así como: velocidades, tiempos, accionamientos de la herramienta, etc. Actualmente los lenguajes de nivel objeto y tarea están en fase de investigación y desarrollo, con lo cual se emplean muy poco en la industria.
3.5 TEMARIO TENTATIVO DESGLOSADO, CAPÍTULOS, SUBCAPÍTULOS CAPÍTULO I: MARCO REFERENCIAL
ANTECEDENTES JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA
DEFINICIÓN DE ROBOT ANDROIDES MÓVILES ZOOMÓRFICOS POLIARTICULADOS ARTICULACIONES Y GRADOS DE LIBERTAD DE UN ROBOT
ROBOTS SEGÚN LA CONFIGURACIÓN DE SUS EJES
ROBOT POLAR O ESFÉRICO ROBOT CILÍNDRICO ROBOT CARTESIANO ROBOT SCARA
CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES
PARTES DE UN CONJUNTO-ROBOT SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO
PROGRAMACIÓN DE ROBOTS
GUIADO ACTIVO GUIADO PASIVO PROGRAMACIÓN TEXTUAL NIVEL TAREA U OBJETIVO NIVEL OBJETO NIVEL ROBOT
DISPOSITIVOS SENSORIALES
SENSOR KINECT FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR KINECT
CAPÍTULO III: DISEÑO DEL ROBOT
DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DEL ROBOT. MODELADO DE LAS PARTES DEL PROTOTIPO USANDO HERRAMIENTAS 3D. DISEÑO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS. DISEÑO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS Y DE CONTROL.
CAPÍTULO IV: IMPLEMENTACION Y CONEXIÓN DEL BRAZO ROBOTICO.
IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE PARA EL KINECT. CONEXIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO. CONEXIÓN SISTEMA ELECTRÓNICO. CONEXIÓN ENTRE LOS SISTEMAS DEL ROBOT. CONEXIÓN LA ESTRUCTURA EXTERNA DEL ROBOT
.
CAPÍTULO V: ANÁLISIS DE RESULTADOS Y PUESTA EN MARCHA
PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO. PRUEBAS DE DECISIÓN DEL ROBOT. ANÁLISIS DE RESULTADOS. DETECCIÓN DE ERRORES. CORRECCIÓN DE ERRORES. PUESTO EN MARCHA. ANÁLISIS DE LOCOMOCIÓN Y SEGUIMIENTO DE TRAYECTORIA. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
3.6 BIBLIOGRAFÍA 3.6.1 BIBLIOGRAFÍA GENERAL SAUCHELLI, Víctor, (2006). CONTROL DE ACCIONAMIENTO DE UN MANIPULADOR ROBOTICO (1GDL) MEDIANTE TÉCNICAS DE SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO (SLIDING MODE CONTROL).
DORADO, Jesús (2004). ROBÓTICA Y PRÓTESIS INTELIGENTES.
3.6.2 BIBLIOGRAFÍA RELACIONADA AL TEMA
VELÁSQUEZ, Antonio, (2012). LA ROBOTICA Y SUS BENEFICIOS. 10-12-2014, de urp.edu.pe Sitio web: http://www.urp.edu.pe/labcim/portal/imagenes/Robotica.pdf MOLINA, José (2014). Plataforma virtual para el mando local y remoto de un brazo robótico de apoyo para la educación en ingeniería. MORILLO, Edison, (2014). Diseño e implementación de un sistema de control para el brazo robótico de cinco grados de libertad, utilizando Labview e internet. BASANTES, Juan, (2009). Desarrollo de un sistema de control para un brazo robótico mediante adquisición y procesamiento de imágenes.
TOVAR, Alex, GUZMAN Yesica PEREZ. (2009). Brazo robótico de 5 gdl 1 diseño y construcción de un brazo robótico de 5 grados segundos eslabones tercer eslabones brazo robótico de 5 gdl 5 cuarto eslabón.
REA, Sylvia. (2012). Control de Movimiento del Manipulador CRS-A255 por Esqueletización.
4
EJECUCIÓN DEL PROYECTO DE TRABAJO DE TITULACIÓN
4.1
METODOS Y TECNICAS
Diseño de investigación experimental
Ya que consiste en aplicar un estímulo a un individuo o grupo de individuos viendo el efecto de este estímulo en la o las variables que representan su comportamiento. Se manipula las variables independientes (causa) y se ven los efectos en las variables dependientes. Investigación Aplicativa. Pues son trabajos basados en los conocimientos existentes, derivados de la investigación y/o experiencia práctica. Están dirigidos al desarrollo tecnológico: producción de nuevos materiales, productos o dispositivos, al establecimiento de nuevos procesos, sistemas y servicios o a la mejora de los existentes. Para la realización de éste proyecto, se aplicará varios métodos pero se enfocara más al método científico y el método experimental, ya que se realizaran pruebas directamente sobre el robot para analizar los resultados provenientes de las distintas modificaciones realizadas.
TÉCNICAS TÉCNICA DE OBSERVACIÓN: Para la recolección de datos e información es necesario disponer de una técnica, para el proyecto actual se usará la observación en primera instancia para adquirir conocimiento de robots similares al del proyecto. Observar es captar, apreciar y percibir la realidad exterior que interesa a este trabajo. TÉCNICA DE RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN: Para la recopilación de la información se utilizará principalmente páginas Web, libros, revistas tecnológicas.
4.2
RECURSOS NECESARIOS
4.2.1 HARDWARE Equipo Laptop
Detalle Disco Duro de 500 Gb, Procesador, 6 Gb en RAM, Intel I3 2.8 Ghz, DVD RW, Tarjeta de red 10/100
Impresoras
Epson L355 Sistema Tinta continua Laser Samsung Monocromática
Pantalla LED
Pantalla LED Panasonic 32 pulgadas.
4.2.2 SOFTWARE
Sistema Operativo Linux Ubuntu 15.04 Libreoffice Opencv C++ Mozilla Firefox/Google Chrome Python Debian
4.2.3 MATERIALES A UTILIZAR
Kinect para Pc Xbox 360 2 generacion Raspberry Pi Mesa de Montaje Taladro Mesa de trabajo
4.2.4 EQUIPOS A UTILIZAR Kinect para Pc Xbox 360 2 generacion Mesa de Montaje Taladro Mesa de trabajo Kinect para Pc Xbox 360 2 generacion Raspberry Pi Motores
4.2.5 OTROS
Internet Herramientas Radio Técnicas. Suministros de Oficina Libros
4.3
PLAN GENERAL DE TRABAJO
El actual proyecto de tesis se sujetará al siguiente plan de trabajo:
ETAPA DE BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN.
Análisis de robots similares. Estudio del software GPL a utilizar. Estudio de los elementos a utilizar. Documentación y actualización de la información.
ETAPA DE SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE HARDWARE Y SOFTWARE.
Selección de elementos mecánicos. Selección de elementos electrónicos. Selección de unidad de control. Selección de sensores. Selección de Software de programación. Documentación y actualización de la información.
ETAPA DE DISEÑO DEL BRAZO ROBOTICO
Diseño del aspecto del robot en SOLIDWORKS. Diseño de sistemas eléctricos. Diseño de sistemas electrónicos y de control. Documentación y actualización de la información.
ETAPA DE IMPLEMENTACIÓN, PROGRAMACIÓN Y PRUEBAS.
Implementación del software con las cámaras. Implementación sistema eléctrico. Implementación sistema electrónico. Conexión entre los sistemas del robot. Pruebas del software con las cámaras Documentación y actualización de la información.
ETAPA DE CONEXIÓN Y ENSAMBLAJE DEL BRAZO ROBOTICO.
Conexión del sistema eléctrico. Conexión sistema electrónico. Conexión entre los sistemas del Manipulador. Conexión la estructura externa del Manipulador. Documentación y actualización de la información.
ETAPA DE ANÁLISIS DE RESULTADOS Y PUESTA EN MARCHA
Pruebas de funcionamiento. Análisis de Resultados. Detección de errores. Corrección de errores. Puesto en Marcha. Documentación y actualización de la información.
ETAPA DE DOCUMENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN.
Agrupar la información recolectada en todo el proceso. Realizar manuales de usuario. Realizar manuales técnicos. Documentación y actualización de la información.
4.4
CRONOGRAMA TENTATIVO (GANTT)
MESES
M1
Etapas
M2
M3
M4
M5
M6
Etapa de búsqueda de información Etapa de selección de software y hardware Etapa de diseño del brazo robotico Etapa de implementación, programación y pruebas Etapa de conexión y ensamblaje del brazo robotico. Etapa de análisis de resultados y puesta en marcha Etapa de documentación de la información
4.5
PRESUPUESTO MATERIALES DEL PROTOTIPO ROBÓTICO
DISPOSITIVO PLACA COMPUTADORA CÁMARA KINECT CASE DE PLÁSTICO PARA RASPBERRY PI SERVOS FUENTE DE ALIMENTACION DE 12V A 5A CABLES DE CONEXIÓN CABLES TIPO BUS DE DATOS CONDENSADORES CERÁMICOS BORNERAS DE CONEXIÓN
CANTIDA D 2 1
MARCA
MODELO
VALOR
TOTAL
RASPBERRY PI 2
B+
$ 110 $ 210
$ 220 $ 210
1
-
B+
$ 10
$ 10
10
DYNAMIXEL
AX-12
$ 130
$ 1300
2
TURNING
6000mAh
225
$ 450
20
ELECTROCABLES
16 AWG
$0.95
$ 19
10
HILOS
$1.5
$ 15
14
LENTEJAS
$ 0.10
$ 1.40
10
PLÁSTICAS
$1
$ 10
DIFERENTES MEDIDAS
TORNILLOS VARIOS
20
$.50
$ 10
IMPRESIONES 3D HILO DE PLASTICO XBEE PRO TARJETA DE CONFIGURACIÓN USB XBEE DONGLE MATERIALES Y SUMINISTROS
1 10 2
S2B
$800 50 $ 90
$800 $500 $ 180
XBEE
2
SPARKFUN
10-8-88
$ 80
$ 160
**
-
-
$ 500
$ 300
$ 4.184
TOTAL
4.6
FUENTE DE FINANCIAMIENTO
PROPIA EN SU TOTALIDAD
5.
FIRMAS DE RESPONSABILIDAD
__________________
____________
Ing. Gloria Vanegas Z. CI. 060361668-1 DIRECTOR DE TESIS
Alex F. Ricaurte CI. 060346533-7 PROPONENTE
______________ Israel R. Minda CI.210041732-4 PROPONENTE
