Escuela Secundaria Técnica 47 Juan de Dios Bátiz

Transcripción

1 Escuela Secundaria Técnica 47 Juan de Dios Bátiz Brazo Robótico controlado por Arduino Integrantes: - Flores Vázquez Daniel Abraham - Gómez Varela Demian Job - Rivero Márquez Fernando Daniel - Valencia Reza Ángel Asesor: Profesor David Rivera Ruiz

2 Planteamiento del Problema En la actualidad existen diferentes microcontroladores que mediante programación pueden controlar cualquier dispositivo electrónico. Los integrantes del equipo nos propusimos a controlar un brazo robótico ya que el saber programar nos abre las puertas a un sin número de proyectos tan avanzados como uno desee, desafortunadamente en los planes de secundaria no se encuentra la programación como tema, por esta razón y comentando con el profesor nos dimos a la tarea de investigar acerca de diferentes tarjetas programables, tipo de programación, costos, lenguaje, etc. Análisis de la Información En el mercado existen diferentes microcontroladores y tarjetas como por ejemplo los PIC s de Microchip, PICAXE y Arduino, las últimas dos son las más convenientes para nuestro proyecto, ya que el costo es bajo, el tipo de programación es amigable y la información que se encuentra en internet es muchísima. El equipo opto por la tarjeta Arduino UNO ya que hoy en día, esta tarjeta ha tenido bastante popularidad en la red por ser una plataforma de hardware y software libre, su entorno de desarrollo es bastante amigable para diseñar proyectos multidisciplinares. Imagen 1: Tarjeta programadora de PIC s Imagen 2: Tarjeta programadora para PICAXE Imagen 3: Tarjeta Arduino UNO Alternativas de Solución Como comentamos anteriormente, la programación nos abre un sinfín de posibilidades para aplicar la electrónica a diferentes ramas, como construir coches y helicópteros teledirigidos, fabricar diferentes tipos de robots inteligentes, crear sintetizadores de sonidos, montar una completa estación meteorológica (con sensores de temperatura, humedad, presión...), ensamblar una impresora 3D, monitorizar la eficacia de nuestro refrigerador de cervezas desde el jardín, controlar a través de Internet la puesta en marcha de la calefacción y de las luces de nuestra casa cuando estemos lejos de ella, enviar periódicamente los datos de consumo doméstico de agua a nuestra cuenta de Twitter, diseñar ropa que se ilumine ante la presencia de gas, establecer un sistema de secuencia de golpes a modo de contraseña para abrir puertas automáticamente, apagar todos los televisores cercanos de una sola vez, implementar un sistema de riego automático y autorregulado según el estado de humedad detectada en la tierra, fabricar un reloj Página 1 de 7

3 despertador musical, utilizar una cámara de vídeo como radar para recibir alarmas de intrusos en nuestro teléfono móvil, etc. Todo lo anterior y muchísimo más se puede conseguir con Arduino. En un inicio nuestros conocimientos en programación eran bastante pobres pero nuestro interés por aprender y el ver funcionar un brazo robótico de forma autónoma, nos llevó a revisar bastantes video tutoriales de Arduino, y optamos por controlar nuestro brazo con secuencias de tiempo como si fueran varios led. Representación Grafica El propósito de este proyecto es controlar un brazo robótico mediante programación, se pretende que el brazo utilice todos sus movimientos, pueda tomar un objeto y lo coloque en otra posición, al terminar este regresará a su posición original. Imagen 4: Brazo Robótico controlado por Arduino Planeación Es necesario contar con todos los materiales afortunadamente el costo del proyecto fue minimo ya que el equipo contaba con el brazo y el profesor con la tarjeta Arduino UNO, lo único que se compro fueron los Drivers para los motores, a continuación se describe los materiales utilizados y costos Página 2 de 7

4 Descripción Imagen Costo 1 Brazo robótico marca STEREN $1,090 Proporcionado por un integrante del equipo 1 Tarjeta Arduino $350 Proporcionado por el profesor 1 Cable USB A B $ 25 Se obtuvo de una impresora 3 Drivers para Motor de CD $ 255 Se compraron en Robodacta Página 3 de 7

5 20 cables unidos 15cm M-M colores $30 Se compraron en Robodacta 1 Protoboard $ 99 Proporcionado por un integrante del equipo 1 Laptop con el programa Instalado Laptop proporcionada por un integrante del equipo. Software Libre, se descargó de la pagina Desarrollo del Proyecto Primeramente se desconecta el control del brazo robótico y se identifican los cables que controlan a los 5 motores y al LED, el brazo consta de cinco grados de libertad y se nombran de la siguiente manera, Base, Hombro, Codo, Muñeca y Mano. Página 4 de 7

6 Se realizan las conexiones de los drivers de acuerdo al siguiente diagrama. Se utilizan los cables con jumper y se conectan a la tarjeta Arduino y al Brazo Robotico Se procede con la programación de la tarjeta y se ajustan los tiempos para que el brazo complete ciertos movimientos, a continuación se presenta parte de la programación. int estado = 0; // guarda el estado del botón int estadoanterior = 0; // guarda el estado del boton anterior int salida = 0; // 0 = LED está apagado, 1 = LED encendido void setup() { pinmode (3, INPUT); // Declaramos el botón como entrada pinmode (2, OUTPUT); // Decalaramos el LED como salida pinmode (4, OUTPUT); pinmode (5,OUTPUT); pinmode (6, OUTPUT); pinmode (7,OUTPUT); // Hombro // Codo pinmode (8, OUTPUT); // Muñeca Página 5 de 7

7 pinmode (9,OUTPUT); pinmode (10, OUTPUT); // Base pinmode (11,OUTPUT); pinmode (12, OUTPUT); pinmode (13,OUTPUT); pinmode (0,OUTPUT); // Mano // LED Mano } void loop() { estado = digitalread(3); // leer el estado del bóton if((estado == HIGH) && (estadoanterior == LOW)) { salida = 1 - salida; delay(250); // Detener al micro 250ms por efecto rebote del push boton } estadoanterior = estado; //guardar el valor actual if(salida == 1) { // si salida es igual a 1 digitalwrite(2, HIGH); // encendemos el led digitalwrite(6, HIGH); // Codo Arriba (1) digitalwrite(7, LOW); delay(3000); digitalwrite(6, LOW); digitalwrite(7, LOW); delay(2300); // Codo Stop digitalwrite(4, HIGH); // Hombro Arriba (2) digitalwrite(5, LOW); delay(1700); digitalwrite(4, LOW); digitalwrite(5, LOW); delay(2000); // Hombro Stop digitalwrite(8, HIGH); // Muñeca Arriba (3) digitalwrite(9, LOW); delay(1750); Página 6 de 7

8 Evaluación En total el brazo realiza 20 movimientos desde que está en su posición inicial, toma el objeto, lo coloca en otra posición, y regresa a su posición inicial. El proyecto cumple con su propósito, el brazo se mueve mediante programación, se utilizaron secuencias muy básicas y se tuvieron algunos inconvenientes, por ejemplo al ser controlado por tiempo, es difícil ajustar ciertos movimientos, también reacciona a voltaje, si el voltaje no está regulado o no es el mismo, el brazo tardara o realizara los movimientos más rápidos lo que provoca que este se desajuste y tome posiciones diversas. En general el equipo está satisfecho con el trabajo logrado, se propuso al profesor que se diera en el quinto bloque programación para que los alumnos puedan desarrollar trabajos como estos e incluso más avanzados. En estos momentos se está tratando de utilizar PWM para controlar la velocidad de los motores y para detener al brazo en cierta posición utilizando interruptores o potenciómetros, pero esto requiere de más estudio de programación. Comunicación En la exposición de fin de año se presentara el brazo robótico para que los estudiantes de otros grados y laboratorios puedan observar lo que se puede hacer con una tarjeta programable, esto motivara a los compañeros a desarrollar más proyectos. Fuentes de Consulta Título: Arduino Curso práctico de formación Óscar Torrente Artero Alfaomega Página 7 de 7