Prototipo de manipulador movil teleoperado para la recolección de objetos

Abstract

RESUMEN: La finalidad de este trabajo escrito es mostrar el diseño y construcción de un prototipo de manipulador móvil teleoperado de forma inalámbrica haciendo uso de un mando de videojuegos. Buscando reducir la complejidad del control que se utilizó respecto a otros manipuladores móviles existentes, el brazo que se implementó en el manipulador móvil tiene una configuración planar de dos grados de libertad; mientras que para la base móvil se seleccionó un robot omnidireccional con una configuración de cuatro ruedas. Durante la primera etapa del diseño se realizó el análisis cinemático del móvil y el manipulador, con el fin de obtener las relaciones entre las velocidades de los motores de la base móvil y la velocidad lineal del robot, así como la variación de los ángulos de los eslabones del brazo para modificar su posición en su plano de trabajo. El tipo de motores seleccionados para ambas partes del robot, fueron motorreductores, los cuales cuentan con un encoder integrado con el cual es posible calcular la posición angular en el caso del brazo. Posteriormente, se planteó y simuló un control retroalimentado con ganancia proporcional para el brazo robótico, realizando algunas consideraciones gracias a las características de los motores seleccionados. Para la base móvil se propuso un algoritmo con el que se pueden calcular las velocidades angulares requeridas para cada uno de los cuatro motores. Para la parte de la comunicación se seleccionó una Raspberry Pi 3, gracias a los recursos con los que esta cuenta y el software de apoyo que existe en Matlab, logrando conectar por medio de comunicación Wifi entre la computadora la cual enviará las instrucciones que el usuario de a través de un mando de videojuegos, y la Raspberry, que recibirá dichas instrucciones y le indicará a un Atmega2560 (montado sobre una placa de desarrollo de Arduino), a través de SPI, que acción debe realizar. ABSTRACT: The purpose of this written work is to show the design and construction of a teleoperated mobile manipulator prototype wirelessly using a video game controller. Seeking to reduce the complexity of the control that was used with respect to other existing mobile manipulators; the robotic arm that was implemented in the mobile manipulator has a planar configuration of two degrees of freedom; while an omnidirectional robot with a four-wheel configuration was selected for the mobile base. During the first stage of the design, the kinematic analysis of the mobile and the manipulator was obtained, with the idea of obtaining the relations between the speeds of the motors of the mobile base and the linear speed of the robot, as well as the variation of the angles of the links of the arm to modify its position in its work plane. The type of motors selected for both parts of the robot were gearmotors, which have an integrated encoder with which it is possible to calculate the angular position in the case of the robotic arm. Subsequently, a feedback control with proportional gain for the robotic arm was raised and simulated, making some considerations thanks to the characteristics of the selected motors. For the mobile base, an algorithm was proposed with which the angular velocities required for each of the four motors can be calculated. For the part of the communication a Raspberry Pi 3 was selected, thanks to the resources with which this account and the support software that exists in Matlab. Being able to connect via wireless communication between the computer, which will send the instructions that the user through a video game controller, and the Raspberry, which will receive these instructions and will indicate an Atmega2560 (mounted on a development board of Arduino), via SPI which action must be carried out.