UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

Diseño Y Construcción De Brazo Robótico De Cinco Grados De Libertad

Equipado Con Sistema De Visión Artificial En MATLAB

INTEGRANTES ASTO RODRIGUEZ EMERSON BELTRÁN CASANA ENRIQUE

LINARES ANTICONA DANIEL

JULIAN BACILIO MARLON

CURSO

PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

FACULTAD INGENIERÍA MECÁNICA

CARRERA PROFESIONAL INGENIERÍA MECATRÓNICA

1. Introducción

La robótica es la rama de la tecnología que se dedica al diseño, construcción, operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los robots. Dichos robots tienen múltiples aplicaciones en casi todas las actividades modernas del hombre.

Existen un grupo de robots que desempeñan labores en procesos industriales; más formalmente, el estándar ISO (ISO 8373) define un robot industrial como un manipulador programable en tres o más ejes multipropósito, controlado automáticamente y reprogramable.

La visión artificial, tiene el propósito de programar un computador para la detección, segmentación, localización y reconocimiento de ciertos objetos en imágenes o dicho de otro modo para que "entienda" una escena o las características de una imagen.

En el presente trabajo se diseñara y construirá un brazo que sea versátil para usos diversos, el cual tendrá un sistema de visión artificial que ampliara y/o mejorara las aplicaciones del mismo, se hará uso de herramientas computacionales como Solid Works e Isis Proteus para el diseño mecánico y eléctrico respectivamente y MATLAB para el diseño del sistema de control.

2. Planteamiento del Problema

En la actualidad las empresas necesitan que sus procesos industriales se agilicen, sean más precisos y mejor controlados, para ello se ha tratado de solucionar estos problemas con diferentes sistemas,

puramente mecánicos o semiautomáticos, en algunos casos resultando peligroso realizar dichos procesos, sin embargo estos sistemas no han podido reducir significativamente el tiempo y seguridad en que se realicen dichos procesos, así poder cumplir con las estándares de seguridad y demandas que el mercado actual requiere.

Por esto el uso de sistemas automatizados resulta indispensable dentro de los procesos, logrando que los sistemas encargados de realizar dichos procesos industriales sean más eficientes, controlables y seguros.

3. Justificación

Actualmente el uso de sistemas automatizados resulta atractivo e indispensable dentro de los procesos industriales de las empresas, ya que siguiendo con la nueva tecnología, la cual nos permite realizar dichos procesos con mayor precisión, fluidez y mejor control sobre el mismo. El desarrollo del “brazo robótico con visión artificial”, nos permitirá estar a la vanguardia con las nuevas tecnologías que cuentan las mejores empresas, realizar el proceso de manera práctica, sin tener una compleja capacitación para su uso, reducir los costos y tener mejor seguridad al realizar los procesos industriales que este realiza.

4. Aplicaciones prácticas

Movilización de piezas de manera rápida precisa y segura

Ensamblaje de partes mecánicas con robustez y fluidez

Detección de residuos de un proceso automatizado

Detección de fallas en productos Trazado de diagramas Selección y envasado del producto

final

Optimización del mecanizado de piezas

Capacidad de repetición y mayor eficiencia en la producción

5. Objetivos

Crear un brazo versátil que pueda ser adaptado a cualquiera de las aplicaciones mencionadas anteriormente

Usar visión artificial para mejorar la eficiencia, precisión y velocidad el brazo robótico

Hacer una interfaz intuitiva y de fácil manejo para el usuario

6. Características del Producto Final del Curso

Robot de 6 grados de Libertad Capacidad de reconocer formas,

colores distancias Ubicación precisa de los objetos Capacidad de realizar un trabajo

sistemático dentro de un proceso Reaccionar ante interrupciones

aleatorias con ayuda de la visión artificial

Capacidad de flexibilidad para adaptarse a cualquier entorno de trabajo

7. Cronograma de Trabajo

SEM ACTIVIDAD COMENTARIO

1Determinación del

proyecto, objetivos, características, y

cotización aproximada del proyecto

Se determinó hacer un brazo de 6 grados de

libertad para propósitos múltiples2

3 Diseño tentativo del brazo robótico en

solidworks

Se diseñó un modelo de brazo que servirá para la construcción

después4

5 Diseño del circuito eléctrico para controlar

Se diseñó el circuito en Isis Proteus,

los servomotoresavanzamos con la

construcción física del brazo

6

7 Construcción física del Brazo, determinación de

las ecuaciones cinemáticas del robot

Se construyó el brazo, se determinó la

cinemática directa e inversa del modelo8

9Programación del

circuito eléctrico para la comunicación con la Pc, avanzar con el sistema

de visión artificial10

11Culminación del sistema

de visión artificial, Implementación de

interfaz de usuario para el brazo

12

13Pruebas, calibraciones

del producto final14

15 Presentación del Producto Final

8. Descripción de avances

Hasta el momento hemos avanzado en el diseño de la parte mecánica, la cual se ha desarrollado en SolidWorks, es de mencionar que es un diseño tentativo del brazo a realizarse, más adelante podría ser modificado si se requiere.

Como se ve en la imagen se requieren 5 servos y un motor dc que estará ubicado en el efector final.

El material a usarse tratándose de un prototipo será acrílico 3mm, los servomotores serán los más pequeños del mercado (Tower Pro Sg90 - 9g)

Se diseñó la parte electrónica para el control de los servomotores que tendrá el motor, se usara el pic 16f84, con comunicación serial a la pc

La imagen anterior es la imagen 3D del modelo en ares, consta de 12 salidas digitales, con las cuales se pueden controlar hasta 12 servos, también tiene 2 terminales para poder trabajar a 2 niveles de voltajes, en el anexo se adjunta los diseños en Proteus y el PCB hecho en Ares.

De igual manera se avanzó en la construcción del brazo, como se muestra en la imagen

Materiales Y Equipos Requeridos

Parte Mecánica

OBJETO CANTIDAD PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL

Micro Servo 5 13 65Acrílico ¼ de plancha 80 20Motor Dc 1 5 5Tornillos, Uniones

Mínimo de 24

0.20 4.8

TOTAL 94.80

EQUIPO FUNCION

Taladro Para hacer orificios en el acrílico en donde se harán las uniones de

las articulacionesCortador de Acrílico Para cortar las articulaciones, y

demás piezas según el diseño

Lijas Para pulir los bordes de las piezas y evitar cortes

Parte electrónicaSe requiere una tarjeta de adquisición de datos, equipada con transistores para el manejo de los servos

OBJETO CANTIDAD

PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL

Transistores 12 1 12Pic 16f877 1 16 16Max232 1 3 3Elementos complementarios

x 40

TOTAL 71

EQUIPO FUNCION

software Isis- Proteus, Pic C

Para hacer el diseño y simulación del circuito

Parte de Control

OBJETO CANTIDAD PRECIO UNITARIO

PRECIO TOTAL

Cámara 1 40 40TOTAL 40

EQUIPO FUNCION

Software Matlab Para hacer el diseño de control y la interfaz

8. ANEXO

Diseño del circuito controlador del brazo

PCB del circuito controlador del Brazo