Diseño e implementación de un paquete de herramientas de software para controlar inalámbricamente un manipulador serial R17 dentro de un ecosistema basado en captura de movimiento.

Abstract

En este trabajo se presenta el desarrollo e implementación de un paquete de herramientas de software que permita la ejecución de trayectorias del manipulador R17 en un espacio de tarea observado por un sistema de captura de movimiento. Se abarcó desde el levantamiento del sistema hasta el desarrollo y pruebas de software del manipulador. El sistema de captura de movimiento utilizado fue el OptiTrack, con el cual se contaba con 6 cámaras Primex 41. El proceso para su levantamiento abarca el posicionamiento de las cámaras, sus conexiones, el proceso de calibración y la obtención de datos (poses de cuerpos rígidos). Además se trabajó con los SDK’s disponibles, exportando la información obtenida a Python. Con respecto al manipulador R17, se estableció el modelo cinemático usando la convención de Denavit-Hartenberg, y se hizo pruebas de cinemática directa, inversa y ejecución de trayectorias. Se validó este modelo de manera cualitativa y cuantitativa, comparando posiciones entre la simulación y el robot real. Se obtuvo errores absolutos en la posición del efector final menores a 20.66 mm (para las pruebas de cinemática directa) y porcentajes de error no mayores al 4% (para las pruebas de cinemática inversa). Además se compararon los modos segmentado y continuo para ejecutar trayectorias, de lo cual se concluyó que el modo continuo tiene un mayor error de posición en comparación con el modo segmentado, sin embargo posee mayor continuidad en la velocidad lineal del efector final y puede desempeñar una trayectoria en menor tiempo. Posteriormente, se creó un módulo de comunicación inalámbrica con la intención de integrar al brazo robótico al ecosistema Robotat. Este módulo es un sistema embebido que cuenta con una placa electrónica y un estuche de protección diseñado y fabricado ala medida. El PCB cuenta con un microcontrolador ESP32, un par de baterías Li-ion18650 y un circuito encargado de convertir los niveles de las líneas de un puerto serie RS-232 a niveles TTL y viceversa. Se validó el correcto funcionamiento de este midiendo y analizando la señal de salida con un osciloscopio. Finalmente, se demostró que efectivamente el módulo permite integrar al R17 dentro del ecosistema Robotat, mediante a pruebas de cinemática inversa y ejecución de trayectorias, siendo el robot observado por el OptiTrack. (A)