{"id":172,"date":"2015-08-22T13:14:57","date_gmt":"2015-08-22T19:14:57","guid":{"rendered":"http:\/\/ferrustronix.com\/blog\/?p=172"},"modified":"2015-10-03T13:55:41","modified_gmt":"2015-10-03T19:55:41","slug":"diseno-y-montaje-de-brazo-robotico-movil-diseno-electronico-para-el-control-de-motores-basado-en-arduino-by-jose-tomas-mora","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/ferrustronix.com\/blog\/2015\/08\/22\/diseno-y-montaje-de-brazo-robotico-movil-diseno-electronico-para-el-control-de-motores-basado-en-arduino-by-jose-tomas-mora\/","title":{"rendered":"Dise\u00f1o y montaje de brazo rob\u00f3tico m\u00f3vil: Dise\u00f1o electr\u00f3nico para el control de motores basado en Arduino by Jos\u00e9 Tom\u00e1s Mora"},"content":{"rendered":"<div id=\"attachment_173\" style=\"width: 644px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/ferrustronix.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/10\/GGpVF1.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-173\" class=\"size-full wp-image-173\" src=\"http:\/\/ferrustronix.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/10\/GGpVF1.jpg\" alt=\"Mano Rob\u00f3tica\" width=\"634\" height=\"286\" srcset=\"http:\/\/ferrustronix.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/10\/GGpVF1.jpg 634w, http:\/\/ferrustronix.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2015\/10\/GGpVF1-300x135.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 634px) 100vw, 634px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-173\" class=\"wp-caption-text\">Mano Rob\u00f3tica<\/p><\/div>\n<p>El presente art\u00edculo completo lo puedes encontrar en el siguiente link:\u00a0<a href=\"https:\/\/riunet.upv.es\/bitstream\/handle\/10251\/49797\/TFG_JoseTomasMora_14044591812332835556741784253523.pdf?sequence=2\" target=\"_blank\">Dise\u00f1o y montaje de brazo rob\u00f3tico m\u00f3vil: Dise\u00f1o electr\u00f3nico para el control de motores basado en Arduino<\/a><\/p>\n<p>Algunos de los materiales que utilizar\u00e1n los puedes encontrar en nuestra tiena online Ferrustronix:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"http:\/\/ferrustronix.com\/store\/mx\/arduinos\/8-arduino-mega-2560-r3-generico-cable-usb.html\" target=\"_blank\">Arduino\u00a0Mega<\/a><\/li>\n<li><a href=\"http:\/\/ferrustronix.com\/store\/mx\/arduinos\/18-arduino-uno-r3-generico-cable-usb.html\" target=\"_blank\">Arduino UNO<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>RESUMEN<\/strong><br \/>\nEl objetivo principal de este trabajo, de \u00e1mbito acad\u00e9mico, es conseguir controlar un robot real mediante su hom\u00f3logo virtual simulado en un entorno virtual, replicando el primero los movimientos que se le ordenan al segundo.<\/p>\n<p>Partimos de una simulaci\u00f3n de una representaci\u00f3n virtual de nuestro robot. En dicha simulaci\u00f3n se dispondr\u00e1 de unos sliders donde se ajustar\u00e1 la posici\u00f3n de cada uno de los servos del brazo, y otro par de sliders para ajustar las velocidades de los motores que mueven las ruedas de la base.<\/p>\n<p>La simulaci\u00f3n reproducir\u00e1 el movimiento y posiciones que se le piden al robot a trav\u00e9s de la interfaz, pudiendo ver su comportamiento gracias a que se est\u00e1 ejecutando la misma en tiempo real.<\/p>\n<p>El siguiente paso ser\u00eda desarrollar un plugin con el que podamos tratar la informaci\u00f3n de parte del c\u00f3digo que se est\u00e1 ejecutando durante la simulaci\u00f3n y poder enviarla.<\/p>\n<p>Una vez definido esto, se necesita establecer una comunicaci\u00f3n entre el software encargado de la simulaci\u00f3n y el robot real. Para ello se define un protocolo de comunicaciones, tanto el camino que seguir\u00e1 la informaci\u00f3n como los cambios que sufrir\u00e1 la misma para poder obtener una intercomunicaci\u00f3n \u00f3ptima entre las partes.<\/p>\n<p>La \u00faltima parte del trabajo ser\u00eda trasladar la informaci\u00f3n recibida al brazo, procesarla e interpretarla para poder ordenarle un movimiento y posicionamiento correcto. De manera que al final de su trayecto, la informaci\u00f3n final que ejecuta el microprocesador que controla el brazo sea equivalente a la que se le pide al robot virtual.<\/p>\n<p>El prop\u00f3sito \u00faltimo del trabajo es obtener un m\u00e9todo de control f\u00e1cil e intuitivo para un robot (en este caso un brazo robot con una base m\u00f3vil) y adem\u00e1s poder aprovechar su integraci\u00f3n en un entorno de simulaci\u00f3n virtual. Con unos simples cambios tambi\u00e9n podr\u00edamos realizar la comunicaci\u00f3n haciendo el camino inverso, partiendo de un objeto f\u00edsico real que podemos controlar para simular un movimiento en el entorno virtual al que podr\u00edamos a\u00f1adir todos aquellos objetos que quisi\u00e9ramos.<\/p>\n<p><strong>Soluciones propuestas<\/strong><\/p>\n<p>Para realizar la simulaci\u00f3n se propone usar el software Coppelia Robotics V-REP (Virtual Robot Experimentation Platform), en su versi\u00f3n de licencia de estudiante, V-REP Pro Edu de la que disponen los estudiantes para su libre descarga en la UPV<\/p>\n<p>V-REP es el software ideal para lo que se pretende, que es realizar una simulaci\u00f3n en tiempo real del robot. Contiene una gran cantidad de opciones a la hora de establecer propiedades f\u00edsicas del robot, as\u00ed como para su control (extensa capacidad de APIs) y visualizaci\u00f3n de informaci\u00f3n.<\/p>\n<p>Entre otras cosas, permite la simulaci\u00f3n de sistemas de fabricaci\u00f3n automatizados, monitorizaci\u00f3n remota, control de hardware, monitorizaci\u00f3n de seguridad, presentaci\u00f3n de productos, etc.<\/p>\n<p>Adem\u00e1s, cualquiera de las maneras que se elijan para controlar los objetos de la simulaci\u00f3n, es compatible con los lenguajes de programaci\u00f3n m\u00e1s extendidos actualmente, como por ejemplo C\/C++, Python, Java, Matlab, etc.<\/p>\n<p>Cuenta adem\u00e1s con otra ventaja importante, que es la gran cantidad de informaci\u00f3n que aporta el propio programa mediante ejemplos, tutoriales y archivos de los cuales uno mismo se puede servir para configurar lo que se desee. En V-REP podemos consultar una extensa gu\u00eda de usuario de los cuales obtener todos los comandos para desarrollar el plugin que se necesita y obtener toda la informaci\u00f3n que se necesite. Para el desarrollo del plugin que se integre en V-REP, se ha optado por usar la plataforma Microsoft Visual Studio. Visual Studio es de pago, pero dispone de versiones de prueba durante un periodo de tiempo, que es por lo que se opta en este trabajo. El plugin ser\u00e1 escrito en lenguaje de programaci\u00f3n C++ dentro del IDE Visual C++.<\/p>\n<p>V-REP contiene dentro de sus archivos un archivo que sirve como esquema de un plugin desarrollado en Visual C++, el cual hay que configurar para que obtengamos de \u00e9l lo que queramos, pero que ya est\u00e1 configurado desde un principio para que funcione como tal dentro del propio V-REP.<\/p>\n<p>Elegimos el protocolo de comunicaci\u00f3n puerto serie dentro del sistema operativo Windows. Dentro del propio plugin se configurar\u00e1 la comunicaci\u00f3n que se realizar\u00e1 mediante este tipo de protocolo, y de ello tambi\u00e9n nos serviremos en la recepci\u00f3n de datos pues est\u00e1 implementado este tipo de comunicaci\u00f3n en el software Arduino que usaremos. Con lo cual es el camino probablemente m\u00e1s sencillo, o simplemente directo, para realizar este intercomunicaci\u00f3n entre programas.<\/p>\n<p>Se decide elegir Arduino Mini como microcontrolador del robot. Ello se debe a que cuenta con un tama\u00f1o reducido que facilita el dise\u00f1o e integraci\u00f3n del mismo en el robot, cuenta con un precio reducido pudiendo realizar todo aquello que se desea en el robot, es decir que no es necesario un microcontrolador mayor y con mayores prestaciones.<\/p>\n<p>Tambi\u00e9n se tienen en cuenta las facilidades para programar la placa, que cuenta con un software propio que lleva el mismo nombre, Arduino.<\/p>\n<p>Partiendo de la informaci\u00f3n enviada por el puerto serie, usaremos el software de Arduino, con las librer\u00edas oportunas, para tomar esa informaci\u00f3n, descifrarla y usarla. La plataforma software de Arduino es gratuito, de c\u00f3digo abierto, y est\u00e1 originalmente escrito en Java. Gracias a este software enviaremos a los servos y motores la informaci\u00f3n recibida (y posteriormente tratada) desde la simulaci\u00f3n, y el robot realizar\u00e1 esos mismos movimientos.<\/p>\n<p>Cabe destacar tambi\u00e9n las facilidades que supone usar el software Arduino para el control de los servos, para los que dispone de su librer\u00eda propia y tambi\u00e9n para el control de potencia, pues tambi\u00e9n dispone de comunicaci\u00f3n I2C gracias a otra de sus librer\u00edas. Es decir que es una soluci\u00f3n ideal para el problema que nos ocupa.<\/p>\n<p><strong>Elementos constituyentes del robot,\u00a0Brazo robot y base m\u00f3vil,\u00a0Dise\u00f1o y software<\/strong><\/p>\n<p>Los dise\u00f1os del brazo robot corresponden al Proyecto Fin de Carrera de Antonio Castro G\u00f3mez y no se pretende hacer pasar por dise\u00f1o propio. Se trabaja sobre dicho dise\u00f1o, al cual se le a\u00f1aden dos ruedas en su base con sus correspondientes motores y una rueda loca para obtener una configuraci\u00f3n diferencial. De esta manera pasamos de tener un brazo rob\u00f3tico fijo a uno sobre una base m\u00f3vil.<\/p>\n<p>Una vez se tienen los dise\u00f1os en el programa SolidWorks en formato STL se utiliza el software Slic3r para convertir dicho formato en un Gcode, con el que el software que usa la impresora 3D, Repetier-Host, pueda trabajar.<\/p>\n<p><strong>Impresi\u00f3n, montaje y hardware<\/strong><\/p>\n<p>La impresora 3D extruye un pol\u00edmero termopl\u00e1stico a alta temperatura mientras la superficie de trabajo, que es una base m\u00f3vil, se mueve y el cabezal permanece fijo (en algunos casos es el cabezal el que se mueve sobre la superficie de trabajo de la impresora), generando capas de este pol\u00edmero.<\/p>\n<p>El pol\u00edmero termopl\u00e1stico utilizado es el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), que una vez que se enfr\u00eda adquiere rigidez y dureza, proporcionan piezas solidas con las que poder ensamblar el robot. Cabe destacar adem\u00e1s la facilidad de mecanizado de las piezas impresas en este material.<\/p>\n<p><strong>Microcontrolador Arduino Mini,\u00a0Caracter\u00edsticas de Arduino Mini<\/strong><\/p>\n<p>Para controlar los servos y los motores se utiliza la placa Arduino Mini. Esta placa tiene como microprocesador el ATmega168, y cuenta como principal ventaja respecto a otros productos de la marca Arduino, con su reducido tama\u00f1o y su bajo precio.<\/p>\n<p>La alimentaci\u00f3n y la comunicaci\u00f3n de la placa Arduino con el PC se realiza a trav\u00e9s del adaptador mini USB, o en este caso, un conector USB gen\u00e9rico que cumple la misma funci\u00f3n. Se usa un adaptador puerto USB serie JY-MCU.<\/p>\n<p><strong>BIBLIOGRAF\u00cdA<\/strong><\/p>\n<p><em>TOM\u00c1S MORA, J. O. S. \u00c9. (2015). Dise\u00f1o y montaje de brazo rob\u00f3tico m\u00f3vil: Dise\u00f1o electr\u00f3nico para el control de motores basado en Arduino (Doctoral dissertation).<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El presente art\u00edculo completo lo puedes encontrar en el siguiente link:\u00a0Dise\u00f1o y montaje de brazo rob\u00f3tico m\u00f3vil: Dise\u00f1o electr\u00f3nico para el control de motores basado en Arduino Algunos de los materiales que utilizar\u00e1n 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