Diseño y control de una mano robótica operada para actividades industriales de alto riesgo

Abstract

RESUMEN:La presente investigación se orienta a desarrollar una solución al problema que existe en cuanto al manejo de equipos o sustancias peligrosas dentro de la industria, el cual puede causar algún tipo de accidente en donde se puede incluso llegar a perder una mano o la movilidad de esta. En los últimos años, los accidentes que van relacionados en cuanto a la perdida de alguna extremidad han ido en incremento, ya sea porque algún químico peligroso pueda caer en la mano, o alguna maquina pueda aplastar o mutilar parte de la mano es demasiado el peligro que se corre en algunos trabajos. Para dar una solución a este problema se pensó en aplicar los conocimientos que hemos adquirido a lo largo de la ingeniería, siendo estos una herramienta muy importante para la creación de este prototipo, aprovechando toda la parte de programación, electrónica, comunicaciones y control se logró diseñarlo de manera que pudiera reproducir los movimientos de la mano, es por ello que los materiales que se utilizaron son flexibles pero al mismo tiempo fáciles de adaptar con los sensores de flexión y la parte del microcontrolador. El movimiento de los tensores se logró mediante el uso de los servomotores Futaba s3003 que tienen la funcionalidad de girar en ambos sentidos lo que ayudo a que la mano se abriera o cerrara, cada servomotor se conecto a cada uno de los sensores de deflexión, lo cual permitió tener un control mucho más preciso de cada uno de los dedos de la mano ayudado con la programación en el microcontrolador. El diseño como se puede ver es una estructura hecha de madera compuesta de 5 sensores y 5 servomotores, estos servomotores están conectados mediante 2 líneas, una al ligamento inferior y otra al ligamento superior de cada dedo, esto para obtener un mejor movimiento. La mano pese a presentar una funcionalidad tiene deficiencias que pueden ser corregidas, el hecho de operar esta mano dentro del área de riesgo es un factor que se puede mejorar mediante una operatividad remota con el uso de protocolos de comunicación o tecnología inalámbrica. Aumentar los grados de libertad permitiría una mayor operatividad, ya que tener 3 grados de libertad le permite girar en 360° y ser mucho más eficaz. Fuera de esto el proyecto es funcional y cumple con las características de protección del usuario dejándolo libre de presentar riesgos innecesarios. Cabe resaltar que existe una gran cantidad de variantes respecto a las manos robóticas, básicamente en lo que corresponde a su fabricación, las cuales usan circuitos completamente diferentes y presentan características variables, sin embargo, lo que nosotros buscamos fue una mano robótica que pueda reproducir los movimientos de la mano humana de la manera más natural y precisa posible. ABSTRAC: This research is aimed at developing a solution to the problem that exists in the handling of equipment or dangerous substances within the industry, which can cause some type of accident where you can even lose a hand or the mobility of this. In recent years, accidents that are related to the loss of any limb have been increasing, either because a dangerous chemical can fall on the hand, or some machine can crush or mutilate part of the hand is too dangerous that runs in some jobs. To give a solution to this problem it was thought to apply the knowledge that we have acquired throughout the engineering, being these a very important tool for the creation of this prototype, taking advantage of the whole part of programming, electronics, communications and control. design it so that it could reproduce the movements of the hand, that is why the materials used are flexible but at the same time easy to adapt with the flex sensors and the part of the microcontroller. The movement of the tensioners was achieved through the use of the Futaba s3003 servomotors that have the functionality of turning in both directions which helped the hand to open or close, each servomotor was connected to each of the deflection sensors, which allowed to have a much more precise control of each one of the fingers of the hand helped with the programming in the microcontroller. The design as you can see is a structure made of wood composed of 5 sensors and 5 servomotors, these servomotors are connected by 2 lines, one to the inferior ligament and another to the superior ligament of each finger, this to obtain a better movement. The hand despite presenting a functionality has deficiencies that can be corrected, the fact of operating this hand within the risk area is a factor that can be improved through remote operation with the use of communication protocols or wireless technology. Increasing the degrees of freedom would allow greater operability, since having 3 degrees of freedom allows you to rotate in 360 ° and be much more effective. Apart from this, the project is functional and complies with the protection features of the user, leaving him free to present unnecessary risks. It should be noted that there is a large number of variants regarding robotic hands, basically in what corresponds to their manufacture, which use completely different circuits and have variable characteristics, however, what we looked for was a robotic hand that can reproduce the movements of the human hand in the most natural and accurate way possible.