Debido a que la adquisición de robots móviles con manipulador

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1 Diseñan en la ESIME Azcapotzalco y CIDETEC El software y hardware es un desarrollo propio y será protegido mediante figuras de propiedad intelectual Fernando Álvarez Debido a que la adquisición de robots móviles con manipulador incorporado es demasiado costoso y de difícil obtención por parte de la academia, además de que en la actualidad estas plataformas constituyen una herramienta útil en el desarrollo tecnoló gico del país, investigadores de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Azcapotzalco y del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo (CIDETEC) del Instituto Politécnico Nacional, crearon un diseño mecatrónico de un manipulador móvil terrestre. Dicho desarrollo tiene la finalidad de apoyar la exploración de lugares inaccesibles; salvar personas en situación de catástrofe; en cuestiones de seguridad, así como en tareas para las fuerzas militares en la búsqueda y desactivación de bombas. La doctora Paola Andrea Niño Suárez, jefa del Departamento de Investigación de la ESIME Azcapotzalco, aseguró que este desarrollo tecnolópor politécnicos, desde el cálculo matemático para la generación del diseño mecánico, la generación de algoritmos de control, hasta la programación desarrollada en el sistema embebido. Aunque ya existen sistemas de navegación y de control para robots, no se adquirió ningún sistema comercial para nuestro diseño, porque queremos crear nuestra propia arquitectura gico en cuestión de software y hardware fue creado cien por ciento abierta. A diferencia de otros robots en cuestión de estructura y arquitectura, ura, el prototipo hecho en el Politécnico se enfocó en lograr una comunicade hardware en el sistema embebido. Éste es el valor agregado de este dispositivo, ción efectiva con el computador y que funcionara todo el desarrollo enfatizó. 44

2 ARQUITECTURA ABIERTA Una arquitectura abierta es toda aquella que puede ser modificada por un programador capacitado que no pertenezca a la compañía que creó el código fuente. Son de gran utilidad en ambiente multiusuario. Menos costosos, complejidad mínima y más flexibles. El software posee alto grado de portabilidad ARQUITECTURA DE SOFTWARE ABIERTA Paola Andrea, titular del proyecto, agregó que la ventaja que tiene este prototipo es su arquitectura abierta, la cual puede seguir generando nuevos algoritmos de control para la planificación de trayectorias; para la de navegación autónoma; para desarrollar esquemas de comunicaciones porque su sistema es inalámbrico y de igual manera en materia de robótica. Son infinitas las aplicaciones, informó. A diferencia de la arquitectura que se maneja en otros robots, en la que se utilizan muchas tarjetas, ésta funciona con solamente dos tarjetas, una encargada de manejar los actuadores y la otra es el corazón del manipulador móvil, que es un sistema embebido. LAS ENTRAÑAS DE UN DISEÑO MECATRÓNICO Un robot móvil terrestre que incorpora un manipulador es un ejemplo perfecto de la definición de un Sistema Mecatrónico porque integra una estructura mecánica, un sistema de mando y control, una interfaz de usuario y un sistema de comunicaciones, por ello el desarrollo de este proyecto se enmarcó en el concepto de diseño integral o diseño mecatrónico. Selección Gaceta Politécnica MANIPULADOR.indd /09/13 02:18 p.m.

3 Este manipulador móvil trabaja con solamente dos tarjetas, una encargada de manejar los motores y la otra que es el corazón de sistema embebido MANIPULADORES MÓVILES De acuerdo con un escrito publicado por los investigadores politécnicos Gastón H. Salazar-Silva, Jaime Álvarez Gallegos y Marco A. Moreno-Armendáriz, titulado Una metodología integral para el modelado cinemático de manipuladores móviles con ruedas, indican que un robot manipulador móvil consiste en un robot manipulador montado sobre una base, que a su vez es un robot móvil; un ejemplo particular es un brazo manipulador sobre un robot móvil de tracción diferencial. Los manipuladores móviles tienen varias ventajas con respecto a los manipuladores estacionarios, por ejemplo, un manipulador móvil tiene un espacio de trabajo de mayor tamaño del que podría tener en la práctica un manipulador estacionario Todo el sistema de este prototipo funciona con una tarjeta roja que es un minicomputador denominado sistema embebido, donde se desarrolló todo el software que controla el robot. El doctor Edgar Alfredo Portilla Flores, docente-investigador del CIDETEC y también colaborador de este proyecto, señaló que en este dispositivo se potencializa más el desarrollo del software del sistema embe bido que la colocación de muchas tarjetas multifuncionales. El peso del diseño está en el software, lo que permite que el diseño del manipulador móvil sea escalable, puntualizó. Dijo que el manipulador móvil tiene la ventaja de que no se necesita comprar o adquirir un software específico para el desarrollo de los programas que están en el sistema embebido del móvil o en la computadora remota. Se utilizó una versión libre que se puede encontrar en Internet y bajo ésta se desarrolla. ARQUITECTURA DE HARDWARE Debido a que se está desarrollando un robot móvil, se desea que el dispositivo no posea cables que lo aten al sistema de mando, por lo cual se establece la necesidad de que el manipulador móvil sea inalámbrico, y para esto se usa un sistema de comunicación Wi-Fi, para que de esta manera se logre transferir rápidamente toda la información desde y hacia el vehículo. Este dispositivo tiene una arquitectura abierta que no solamente servirá para salvaguardar vidas en caso de siniestros, sino también queda como un prototipo de laboratorio en el sentido de que cualquier estudiante pueda quitar o agregar los programas en el sistema. La finalidad de este dispositivo es verificar que podíamos trabajar con todo el control embebido dentro del robot, informó la doctora en Mecatrónica por parte del Cinvestav. 46

4 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO Este prototipo se comunica a través de una red Ad-Hoc, esta red tiene ventaja sobre la red con un enrutador fijo, ya que se puede enlazar con más de un equipo de cómputo. Se genera una red en la PC o en varias laptops y, dependiendo de la distancia en que se encuentre cada uno de los dispositivos, se puede enlazar, si el prototipo se separa demasiado de su base y pierde la señal puede buscar otro equipo de cómputo para enlazarse. La especialista en mecatrónica explicó que el riesgo que se tiene es que el peso que lleva el prototipo vaya afectar la dinámica de todo el movimiento. Si el movimiento que hace no está sincronizado con el despla zamiento se podría llegar a voltear. Por eso, el diseño de este manipulador móvil trata de equilibrar este posible riesgo que pudiera tener. El desplazamiento del manipulador móvil tanto como la manipulación del brazo se opera con un joystick. En la mayoría de estos dispositivos se controla el móvil desplazándose o el brazo moviéndose de un lado a otro, lo que queremos es un modelo matemático que integre los dos movimientos al mismo tiempo, informó. Queremos que a futuro la interconectividad no sea necesariamente a través del joystick y una PC, sino también desarrollar una interfaz de usuario para mover el robot desde una Tablet o celular, abundó. Selección Gaceta Politécnica 47

5 La doctora Paola Andrea Niño Suárez y el doctor Edgar Alfredo Portilla Flores en entrevista con Selección Gaceta Politécnica Las condiciones ambientales en que trabaja este manipulador móvil pueden ser lluvia, fuego, encharcamientos, vientos fuertes, entre otras más situaciones imprevistas, dada la carcasa que se diseñó para protegerlo. En el sistema de control embebido del manipulador móvil quedan puertos libres para que más adelante se puedan modificar o aumentar aditamentos de hardware como sensores de humedad, de temperatura, de ph, químicos, entre muchos más sensores. En este prototipo se patentará la arquitectura del hardware, la manera en cómo el sistema embebido se enlaza con todo el sistema de control de motores y se registrará ante el Instituto Nacional del Derecho de Autor (Indautor) el software que se desarrolló en la PC para hacer la comunicación con la red Ad-Hoc y el software desarrollado en el sistema embebido para el control del manipulador móvil. Con este manipulador móvil se está generando conocimiento, no solamente de un desarrollo tecnológico que está utilizando lo que existe, sino que está generando una aportación científica, concluyó la doctora Paola Andrea. Este proyecto tuvo el apoyo económico por el entonces Instituto de Ciencia y Tecnología, ahora Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación del Distrito Federal, así como la colaboración de los estudiantes de maestría en Tecnología de Cómputo del CIDETEC, Andrés Felipe Sánchez Cristo, de origen colombiano; y Noemí Hernández Oliva, quienes realizaron los trabajos matemáticos de algoritmos. SISTEMA EMBEBIDO El mundo está lleno de sistemas embebidos. Se define como todo sistema que no es una PC de escritorio; ni un servidor; ni un Workstation; ni una supercomputadora; ni un clúster distribuido. No es un sistema programable de propósito general. Son sistemas diseñados para cumplir una o pocas funciones dedicadas y que está embebido como parte de algún dispositivo de hardware completo. Dentro de éstos hay procesadores, microcontroladores y Digital Signal Processors (DSP) 48