Manual Tesina Mariana

“2017, Centenario de la Promulgación de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos y de la Constitución Plantel Venustiano Carranza

PLANTEL VENUSTIANO CARRANZA

PROYECTO DE TITULACIÓN: BRAZO DE 6 GRADOS GR ADOS DE LIBERTAD CONTROLADO POR LABVIEW

INTEGRANTES LOYA PONCE MARIANA SANTIAGO GARCÍA JOSELIN YARAI

ASESOR ING. SAMUEL SÁNCHEZ ALBA

FECHA: 12/07/2018

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Contenido INTRODUCCIÓN ................................................ .......................................................................... .................................................... .......................... 4 JUSTIFICACIÓN ................................................. ........................................................................... .................................................... .......................... 6 DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO ................................... ............................................................ ........................................... .................. 7 Manipulador de 6 grados de libertad ................................................. ................................................................... .................. 7 Arduino UNO ................................... ............................................................ .................................................. ......................................... ................ 10 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO O APARATO ............... 13 APORTACIONES REALIZADAS................................................... ........................................................................... ........................ 15 IMPACTO ECONÓMICO O SOCIAL................................................. ..................................................................... .................... 16 CONCLUSIÓN ................................................ .......................................................................... .................................................... ............................ .. 17 BIBLIOGRAFÍA ................................................... ............................................................................. .................................................. ........................ 18 ANEXOS ................................................. ........................................................................... .................................................... .................................... .......... 19 GLOSARIO............................................................... ........................................................................................ ............................................. .................... 21

Tabla de Figuras Fig. 1 Analogía con cuerpo humano.................................................. ........................................................................ ...................... 4 Fig. 2 Base ............................................................... ........................................................................................ ............................................... ...................... 7 Fig. 3 Cintura ............................. ....................................................... .................................................... .................................................... .......................... 7 Fig. 4 brazo ................................................. ........................................................................... .................................................... .................................. ........ 8 Fig. 5 Antebrazo .................................................. ............................................................................ .................................................... .......................... 8 Fig. 6 Base de d e la mano ................................................................. .......................................................................................... ........................... 9 Fig. 7 Ensamble general sin mano ................................................ .......................................................................... .......................... 9 Fig. 8 Mano ................................................. ........................................................................... .................................................... ................................ ...... 10 Fig. 9 Esctrutura final ............................................... ........................................................................ ............................................. .................... 10

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Fig. 10 Pantalla principal ...................................... ............................................................... ................................................. ........................ 13 Fig. 11 Selector sobre el número de servos ............................. ....................................................... ............................. ... 13 Fig. 12 Perilla manipuladora del servo ser vo .............................................. .................................................................. .................... 14 Fig. 13 Indicador sobre sobr e grados del servo. .......................................................... ............................................................. ... 14 Fig. 14 Diagramas de bloques......................... bloques................................................... .................................................... ............................ .. 19 Fig. 15 Firmware ................................................. ........................................................................... .................................................. ........................ 20

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INTRODUCCIÓN El proyecto cuenta con dos áreas de desarrollo específicas como lo son el área mecánica y electrónica. Un brazo manipulador o brazo robótico se puede definir como el conjunto de elementos electromecánicos que propician el movimiento de un elemento terminal (gripper o herramienta). La constitución física de la mayor parte de estos manipuladores guarda cierta similitud con la anatomía de las extremidades superiores del cuerpo humano, por lo que, en ocasiones, para hacer referencia a los distintos elementos que componen al robot, se usan términos como: cintura, hombro, brazo, codo, muñeca, etc. Este es normalmente programable, con funciones parecidas a las de un brazo humano; este puede ser la suma total del mecanismo o puede ser parte de un robot más complejo. Las partes de estos manipuladores o brazos son interconectadas a través de articulaciones que permiten tanto un movimiento rotacional (tales como los de un robot articulado) como un movimiento traslacional o desplazamiento lineal.

Fig. 1 Analogía con cuerpo humano

George Charles Devol (Louisville Kentucky, 20 de febrero de 1912 - 11 de agosto de 2011) fue un inventor estadounidense creador del primer robot industrial.

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Además, junto a Joseph F. Engelberger fundó Unimation, la primera empresa de robótica de la historia. historia .

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JUSTIFICACIÓN Al realizar este proyecto aplicamos dichos conocimientos sobre la carrera de “Mecatrónica” lo que es realizar programación en dichos programas en este caso

hablamos de Arduino y LabVIEW, así como también realizar las conexiones necesarias para que el brazo robótico estuviese conectado al Arduino uno que se ocupó.

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DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO Manipulador de 6 grados de libertad

Fig. 2 Base

Base del brazo robótico. La siguiente pieza es el soporte de la cintura, hecha en madera por la rigidez del material y en forma de "U" cuadrada para estabilizar el sistema, ya que ésta es el eje principal.

Fig. 3 Cintura

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La siguiente pieza que compone el sistema es el brazo, es una pieza adaptada a daptada para dar soporte a dos servomotores como se observa en la que imprimen movimiento al hombro y antebrazo.

Fig. 4 brazo

Ahora se tiene el soporte de antebrazo es una segunda "U" cuadrada, hecha de mdf (madera) por la rigidez teniendo en cuenta que es una pieza que sirve como apoyo para el soporte de la pinza.

Fig. 5 Antebrazo

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El soporte de la pinza es una pieza con un ángulo de 90 °C y una serie de huecos que sirven como apoyo para el eje del motor y los otros para el mecanismo de los piñones en conjunto con los dedos.

Fig. 6 Base de la mano

Se muestra un ensamble general de las piezas previamente mencionadas.

Fig. 7 Ensamble general sin mano

Se observa el mecanismo de la mano en el que se emplearon dos piñones, uno conectado al eje del servomotor y el otro haciendo eje con un tornillo sobre la plataforma del soporte y que a través de los engranajes imprimen movimiento el uno sobre el otro.

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Fig. 8 Mano

Para dar mayor estabilidad al sistema de agarre de la pinza al finalizar cada dedo se hizo uso de apoyos.

Fig. 9 Esctrutura final

Arduino UNO El Arduino Uno R3 utiliza el microcontrolador ATmega328. En adición a todas las características de las tarjetas anteriores, el Arduino Uno utiliza el ATmega16U2 para el manejo de USB en lugar del 8U2 (o del FTDI encontrado en generaciones previas). Esto permite ratios de transferencia más rápidos y más memoria. No se necesitan drivers para Linux o Mac (el archivo inf para Windows es necesario y está incluido en el IDE de Arduino).

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La tarjeta Arduino Uno R3 incluso añade pins SDA y SCL cercanos al AREF. Es más, hay dos nuevos pines cerca del pin RESET. Uno es el IOREF, que permite a los shields adaptarse al voltaje brindado por la tarjeta. El otro pin no se encuentra conectado y está reservado para propósitos propó sitos futuros. La tarjeta trabaja con todos los shields existentes y podrá adaptarse con los nuevos shields utilizando esos pines adicionales. El Arduino es una plataforma computacional física open-source basada en una simple tarjeta de I/O y un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje Processing/Wiring. El Arduino Uno R3 puede ser utilizado para desarrollar objetos interactivos o puede ser conectado a software de tu computadora (por ejemplo, Flash, Processing, MaxMSP). El IDE open-source puede ser descargado gratuitamente (actualmente para Mac OS X, Windows y Linux). sta plataforma requiere la carpeta de drivers Arduino 1.0 para poder Nota: E sta instalarlo de forma apropiada en algunos computadores. Hemos testeado y confirmado que el Arduino Uno R3 puede ser programado en versiones anteriores del IDE. Sin embargo, la primera vez que uses el Arduino en una nueva computadora deberás tener el Arduino 1.0 instalado en la máquina. Si estás interesado en leer más acerca de los cambios en el IDE, revisa las notas oficiales de Arduino 1.0. Características: 

Microcontrolador ATmega328.



Voltaje de entrada 7-12V.



14 pines digitales de I/O (6 salidas PWM).



6 entradas análogas.



32k de memoria Flash.



Reloj de 16MHz de velocidad.

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DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO O APARATO El prototipo consta para su control de un ambiente gráfico, elaborado mediante labview (ver Anexo).

Fig. 10 Pantalla principal

Este ambiente grafico consta de los siguientes elementos: Un selector del número de servos a manipular, este caso es de 1 a 4 , ya que nuestro manipulador solo consta de cuatro servomotores.

Fig. 11 Selector sobre el número de servos

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Tiene cuatro perillas, una para cada servomotor del manipulador, esta perilla se utiliza para controlar los grados de giro del servomotor.

Fig. 12 Perilla manipuladora del servo

Un indicador de aguja el cual te muestra los grados a los cuales esta girando el eje del servomotor.

Fig. 13 Indicador sobre grados del servo.

Para poder controlar el manipulador es necesario grabar un firmware en la placa programable arduino UNO, el cual te permitirá la comunicación entre el labview y arduino, este archivo se llama LIFA_Base.ino (Ver anexo).

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APORTACIONES REALIZADAS Para la diseño y construcción del prototipo se aplicaron conocimientos de robótica, programación basada en objetos y programación C++ para microcontroladores. Estos conocimientos se adquirieron durante el submodulo 3, 4 y 5 del componente profesional.

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IMPACTO ECONÓMICO O SOCIAL Con respecto a un kit de entrenamiento didáctico y al prototipo realizado se observa que hay una gran diferencia en costos de adquisición y de ejecución, ya que este prototipo tiene un menor precio de venta, y se puede aplicar en cuestiones didácticas para entender el funcionamiento básico de un robot manipulador.

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CONCLUSIÓN El empleo de la robótica tiene un costo alto para la aplicación en la industria, sin embargo nos permite aumentar la productividad. En el colegio no contamos con robots manipuladores, ya que esto resultan ser una tecnología cara, sin en cambio es posible llevar esta tecnología en forma didáctica a un menor precio, utilizando materiales como MDF para la estructura de un robot manipulador y una placa programable para su control, en el caso de la interfaz gráfica se utiliza el software labview.

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BIBLIOGRAFÍA OSHA Technical Manual. (2012). Brazo robótico. 2018, de Brazo Robótico Europeo Sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Brazo_rob%C3%B3tico Hernández E. A.(2009). Modelado estático, cinemático, dinámico y análisis de movilidad de un robot manipulador con referencia móvil. Tesis no publicada, UNAM, DF, México. http://es.wikibooks.org/wiki/Rob%C3%B3tica. Robótica. Wikipedia. 15 de marzo de 2013 Paola Andrea Rey Molina. (2012). DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE BRAZO ROBÓTICO EN 3D PARA LA MANIPULACIÓN DE CAJAS EN UNA MATRIZ DE ALMACENAMIENTO. 09/08/2012, de ROBOTIC ARM FOR MANIPULATINGSitioweb:https://revistas.udistrital.edu.co/ojs/index.php/REDES/art icle/view/6380/7899 Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0;. (2015). Seis grados de libertad. 11 mayo 2017, de Paul, Richard P., Robot Manipulators: Mathematics, Programming,

and

Control,

MIT

Press,

1981

Sitio

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https://es.wikipedia.org/wiki/Seis_grados_de_libertad

Irving L. Kosow . (26 de enero de 2011). Servomotor. 20 junio 2018, de Máquinas eléctricas y transformadores Sitio web: https://es.wikipedia.org/wiki/Servomotor Fani Munguia. ( octubre 14, 2016). Sensor de color TCS3200 con Arduino Sensor de color TCS3200 con Arduino. JULIO 4, 2017, de Arduino, Sensores digitales Sitio web: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/sensor-de-color-tcs3200-con-arduino/

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ANEXOS Programación de la interfaz gráfica

Fig. 14 Diagramas de bloques

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Firmare a grabado en el arduino ardu ino UNO para la comunicación del labview y arduino

Fig. 15 Firmware

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GLOSARIO OPEN SOURCE: código abierto es un modelo de desarrollo de software basado en la colaboración abierta abierta..1 Se enfoca más en los beneficios prácticos (acceso al código fuente) que en cuestiones éticas o de libertad que tanto se destacan en el software libre. LAB VIEW: es un software de ingeniería diseñado para aplicaciones que requieren pruebas, medidas y control con acceso rápido a información de datos y hardware. ROBOT MANIPULADOR: Los robots manipuladores han sido proyectados con el objeto de eliminar los esfuerzos provocados por p or el levantamiento de la mercancía y están destinados a campos varios y diversificados. Se distinguen por la sen cillez de uso y por su estructura resistente y sólida, características que otorgan a dichos productos un alto nivel de fiabilidad.

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