El dia tan ansiado

Hoy, jueves 6 de noviembre de 2008, la gran oportunidad de mostrar el progreso y la intachable labor realizada hasta la fecha ha encontrado el lugar que se merecía en el "Coloquio anual" sobre el proyecto en cuestión. En el mismo hemos tenido el placer de congregarnos con ingenieros representantes de la Universidad de Buenos Aires (UBA) y concientizarlos sobre la importancia del proyecto final realizado, resaltándoles sus funciones y sus posibles aplicaciones.
Por otro lado fue trascendental darles a entender que el brillante logro no solo se debió a la integridad del trabajo, sino también a la correcta división del mismo.
En lo relacionado con la explicación de cada parte del brazo robótico así como de lo meramente electrónico cabe destacar la deslumbrante actuación de uno de los integrantes del grupo: Alan Muszkatblat. Su total conocimiento del tema hizo de la reunión un momento grato para todos los presentes.
La charla tuvo una duración de apenas 15 minutos, que podrían haber sido 30 si los ingenieros hubiesen sabido algo de programación, pero ellos no insistieron y ni tuvimos que abrir los programas que por cierto representaban un 50% del trabajo total.

Actualizando nuestros logros

En cuanto al objetivo de la muñeca ya solucionado, nos hemos manejado para insertar esta estructura en el extremo del antebrazo de nuestra estructura. Por otro lado hemos colocado debidamente los 9 cables de salida, habiendo crimpeado previamente uno de los extremos de cada uno de ellos.
Paralelo a esto, hemos estado trabajando en la parte de programación de la muñeca. En este punto fuimos encontrando ciertas dificultades que esperamos poder solucionar en las siguientes semanas de incesante trabajo.

Terminacion de la muñeca

Actualizando nuestro trabajo al momento, es imprescindible recalcar el labor que hemos estado efectuando. El mismo consiste en la terminación de la plaqueta correspondiente a la muñeca, así como el soldado de los componentes, los cables y la puesta a punto del sistema.
En un principio anduvieron solo 6 de los 9 sensores de la plaqueta, siendo necesaria la revisión y verificación del circuito donde descartamos la presencia de cortos.

Estado del proyecto

Estas ultimas clases hemos estado trabajando en el diseño y la arquitectura del circuito impreso de la muñeca.
En primer lugar trabajamos en la Sala de Impresos hasta obtener las plaquetas listas para ser cortadas.
Para cortarlas, fue imprescindible buscar la herramienta necesaria; fundamentalmente debido al hecho de que la plaqueta resultante debía adoptar una forma circular.
Finalmente el profesor Leitner nos ayudo a cortarlas y utilizó para dicho objetivo unas tijeras de hojalatero. Por supuesto, fue considerado previamente el dejar un margen mínimo que luego sería limado. Esta ultima tarea no fue del todo fácil, no obstante, prosperamos en su realización.

Sobre el movimiento de la muñeca

Como anteriormente habíamos señalado, el movimiento de la muñeca se efectuará en forma digital.
Para esto, nuestro primer objetivo fue centralizarnos en el diseño de un circuito impreso en el programa Protel. El diseño exterior coincide con la curvatura de la muñeca.
Los componentes en este primer diseño consisten en:

• 1 operacional
  
• 2 resistencias
  
• 1 preset
  

Un inconveniente que nos surgió en el proceso de predisponer las partes correctamente, fue la cuestión del espacio disponible. Frente a semejante complicación, nos vimos ante la inevitable necesidad de el diseño de un nuevo circuito impreso similar al anterior. En el mismo ubicamos los sensores que calcularán la posición de la muñeca: los fotorreflectivos cny70 .

Terminacion del codo

Finalmente solucionamos la cuestión referida a la articulación codo.
En dicho proceso nos planteamos el uso del potenciómetro, que medirá los movimientos del codo, y el de un perfil. Los mismos están respectivamente colocados en el brazo y el antebrazo de nuestro exoesqueleto.
Por otro lado hemos colocado un cable relativamente flexible que está unido, de un extremo al perfil y del otro al pote. El mismo oficiará como modo de controlar la posición del pote de acuerdo al grado de apertura del codo.
En otras palabras, si el brazo y el antebrazo están alineados (formando un ángulo de 180°) el pote se situará en uno de sus dos extremos posibles. Si en cambio flexionamos totalmente el brazo (135°) el pote se situará en el otro extremo posible.

Estado del proyecto

Estado del proyecto:

Ya hemos resuelto el inconveniente de dos articulaciones: La de "la mano" y la muñeca.

Falta por resolver:

• Articulación codo
• Articulación hombro
  

Estas semanas nos estuvimos ocupando de dos puntos específicos del proyecto:

1. El movimiento de la muñeca
   
2. La programación para convertir un ancho de pulso determinado en el ángulo de giro correspondiente. (Explicaremos y detallaremos más adelante).
   

Para el movimiento de la muñeca (luego de un largo debate con alguno de nuestros profesores sobre lo que mas convenía) elegimos emplear un método digital: implementamos el uso de sensores fototransistores CNY70 que se encargaran de registrar dichos movimientos.
El proceso, mas explícitamente, consistirá en predisponer 8 sensores de los mencionados en una plaqueta formando un semicírculo determinado previamente al diseño de dicha plaqueta. Estos sensores tienen la característica fundamental de ser emisores y receptores a la vez. Al disponer de 9 de estos sensores podemos lograr que el ángulo de giro de la muñeca (apróx. 180°) quede dividida en 8 saltos de 22.5°.
Es decir, cada 22.5° que movamos la muñeca un sensor va a dejar de recibir luz para que el que le sigue la reciba. De esta manera lograremos obtener un posicionamiento adecuado y bastante preciso para nuestro proyecto.
Como dijimos anteriormente el proceso es digital, sin embargo, los sensores fototransistores que emplearemos son analógicos. Para lograr una conveniente conversión de la señal dispondremos de un amplificador operacional adecuado.

Inconveniente del codo: 1º inconveniente serio

La articulación del codo muestra un incoveniente que es la falta de maniobrilidad del brazo robótico al intentar efectuar un movimiento semicircular utilizando dicha articulación.
Para trabajar en este problema, nos planteamos dos factores fundamentales a tener en cuenta:

• La ubicación del potenciometro: este elemento debe estar colocado en una posición tal que permita hacer coincidir los dos extremos del mismo, con el águlo apropiado de giro máximo del codo. En palabras mas entendibles (para aquellos cuyo castellano esta por debajo de mi nivel de redacción), cuando el brazo esté extendido el pote deberá estar en una posición extrema y el otro extremo estará reservado para el angulo aproximado de 135º (máxima rotación posible del codo humano).
• El sistema adecuado para resolver el inconveniente en cuestión: El planteo primordial fue, luego de la ubicación del potenciometro, hacer coincidir los extremos tal como planteamos anteriormente. El mismo está siendo actualmente debatido por el grupo de trabajo.

Una de las ideas pensadas consiste en el empleo de un cable de un grosor aproximado de 2mm, que luego de ser estañado (logrando así la rigidez deseada), será predispuesto y utilizado como unión entre el potenciómetro y una parte del chasis previamente calculada. Este cable deberá tener una curvatura lo mas perfecta posible logrando así la función lineal deseada: Y(x)

siendo Y la posición del potenciometro;

siendo x el angulo de giro del codo.

Corrección de errores en etapa1

El circuito básico necesario para emprender el funcionamiento del control de movimientos de los servomotores contará con un microcontrolador.
Previo al armado de dicho circuito haremos una prueba del funcionamiento básico del micro poniendo a prueba un simple led que se deberá prender y apagar continuamente. El programa de su funcionamiento es muy simple. Sin embargo, en una primera instancia el circuito no funcionó y descubrimos que se debía a que el micro estaba quemado.
Reemplazando el micro hicimos funcionar el sistema pero el led aun no se prendía debido a que "la corriente que manejaba el micro no alcanzaba para encenderlo".
(No entendemos como el año pasado logramos prender 24 leds con el mismo micro!!)
El software de programación que utilizamos y utilizaremos es el Keil uVision3.

Microcontrolador

EL microcontrolador que va a comandar le movimiento de los servomotores es el programable de atmel: el AT89s52.

Trabajando sobre el codo robótico

Hoy es martes y continuamos trabajando en el proyecto. Lo que hicimos fue conseguir una impresora de tipo láser y abrirla con el objeto de rescatar resortes y otros tipos de sistemas mecánicos de posible futura utilidad.
Por otra parte, y ante la inminente frustación del intento anterior con respecto al codo, hemos conseguido un potenciómetro que solucionará de una manera más eficiente y menos problemática la cuestión de dicho movimiento articulado.
Nuestro próximo paso: insertar este pote como codo.

Trabajando sobre la mano robótica

En el día de la fecha hemos finalizado otra parte del armazón: la mano.
Esta consta de dos perfiles de aluminio, que gracias a un resorte mariposa atornillado a los extremos de ambas barras, permiten efectuar un movimiento circular (o sea un movimiento que imita a el que hace una persona cuando cierra la mano).
Hay aquí algunas imágenes de su estructura y funcionamiento mecánico.

Inconvenientes con el codo

Hoy estamos avanzando. Al poner el pistón nos encontramos con un inconveniente: éste se trababa. Nuestro objetivo a partir de ahora será el de mejorar dicho sistema.
Para esto solicitamos ayuda al docente Daniel Constantini quien nos proporcionó lubricante.
Por otro lado comenzamos a realizar otra parte del exoesqueleto: la mano.
Esta ultima esta compuesta por dos caños de aluminio doblados, en forma de U y L respectivamente.

Trabajando en la estructura del brazo

Seguimos avanzando. Es una semana muy dura, el clima de trabajo es bueno. Lo que hicimos es seguir con el armazón del brazo, perfeccionándolo y agregando un pistón que ajustado a la estructura del brazo oficia de "codo".
Aparte hemos cambiado el funcionamiento básico del proyecto, es decir
en vez de manejar los servomotores a través del circuito del 555, se utilizará un microcontrolador que modulará un determinado ancho de pulso directamente proporcional al movimiento sensado por el brazo robot. Este micro, estará programado en el Keil vision.

Diseño del chasis del robot

El desafió del chasis del brazo esta siendo paulatinamente superado. En función a esto ya hemos hecho una estructura que unida a una tira de goma con velcro es capaz de cubrir el brazo y sostenerlo.. Por el momento seguimos trabajando en mejorar dicho sistema y terminarlo.

Funcionamiento del proyecto

¿De que se trata el proyecto?
Este proyecto electrónico consiste en controlar el movimiento de un sistema articulado externo que cumple el papel de brazo.
Dicho sistema constara de 6 ejes (articulaciones) que tendrán un movimiento limitado según el brazo humano. En un principio utilizaremos el "brazo" Robix, sin embargo no esta confirmado aun.
El sistema estará controlado por los propios movimientos de un "brazo-armazón" colocado alrededor del brazo humano.
Cuando una persona articule una parte de su brazo, diferentes sensores debidamente colocados en el "brazo-armazón" medirán valores analógicos proporcionales a la cantidad de movimiento efectuado. Esta información entregada por los sensores sera enviada inalámbricamente al "brazo-receptor" Posteriormente dichos valores serán convertidos en señales de tipo digital: de esta manera, y gracias a que contamos con un microcontrolador de tipo no definido aun, podremos lograr una modulación por ancho de pulso (PWM) de cada uno de los valores enviados. El micro, entonces, sera el encargado de controlar el movimiento de diferentes servomotores (articulaciones del brazo-receptor) teniendo en cuenta los parámetros de modulación. Al actuar cada servomotor, se moverá una parte del brazo y el micro esperara la próxima información.

El funcionamiento del proyecto se divide en varias partes. La primera es el circuito que mide los movimientos hechos por el operario que se basa en el circuito famoso del 555 para controlar un servomotor. A continuación lo vemos mas detallado:

Las partes (generalizando) son:

1. Parte mecánica
2. Parte electrónica
3. Programación (en relación con mecánica y electrónica)
4. Puesta a punto y prueba final
5. (en caso de errores revisar dependiendo a que parte de las mencionadas aluda)

Lo primero que vamos a hacer es dedicarnos exclusivamente a la parte mecánica: el chasis

Elección del proyecto

Hoy definimos el proyecto. Se trata de manejar un brazo robótico a través de un control que mide los movimientos de un operario y los reproduce.

Este sistema estará controlado inalámbricamente

Los integrantes somos:

• Beraldo Federico Javier
• Muszkatblat Alan Uriel
• Romero Guido Ezequiel

Somos de 6° Electrónica "A"

Nuestros profesores, asistentes y colaboradores:

1. Bernardoni Rubén
2. Leitner Jorge
3. Salama José
4. Constantini Daniel
5. Foullier Mariano
6. Arcusin Leandro