Diseño e implementación de un sistema de control para un brazo robótico asistencial de 6 grados de libertad para procedimientos de cirugías para el diagnóstico de epilepsia.

Abstract

Este trabajo consiste en el diseño del sistema de control de un brazo robótico asistencial para cirugías. Este fue dividido en tres partes: el sistema de control, el control de mandos y el diseño eléctrico. Sin embargo, por la crisis de salud mundial no fue posible fabricar los prototipos físicos del control de mandos y el diseño eléctrico. Para el diseño del sistema de control, se realizó una selección del microcontrolador, los motores y los drivers a utilizar. Como resultado se obtuvo que se debe utilizar la Tiva C Series TM4C123GXL, dos motores NEMA 23, cuatro motores NEMA 17, un Driver TB67S128FTG, un Driver TB67S249FTG Full Breakout y cuatro Drivers DRV8825. Se implemento la cinemática inversa para poder generar el movimiento de las primeras tres juntas, obteniendo así la posición del efector final (de las primeras tres juntas). Además, se utilizó dos controladores PID (uno para la velocidad y uno para la posición) para lograr un movimiento suave y preciso en cada motor. Los cálculos y algoritmos ejecutados fueron escritos en Matlab y luego se realizó una simulación en Webots. Como segundo paso, se diseñó el control de mandos. En esta parte del trabajo se seleccionaron los actuadores del control de mandos, tomando en consideración una interfaz simple para el usuario. Debido a esto, se optó por utilizar un control de Wii Nunchuk para implementar el joystick y los botones para el movimiento del brazo robótico asistencial. Además, se realizaron varios diseños en programas asistidos por computadora (CAD, por sus siglas en inglés) con el objetivo de fabricar el control de mandos en iteraciones futuras. Asimismo, se estableció un manual de uso para el mando de control. Por último, se realizó el diseño eléctrico para poder alimentar y controlar los motores tomando en cuenta los actuadores y componentes previamente establecidos. Se seleccionaron los componentes eléctricos necesarios para el diseño. Se utilizará una fuente de voltaje de 12V y 240W, un convertidor stepdown y tres distintos tipos de cables para la conexión eléctrica. También se realizaron diseños de circuitos, para luego realizar los diseños de los circuitos impresos correspondientes. Se diseñaron dos circuitos impresos, uno para el control de mandos y uno para la base del robot, la cual también fue diseñada en esta sección del trabajo. (A)