Brazo robótico de seis grados de libertad guiado por visión artificial para atornillar placas metálicas

Abstract

RESUMEN: En este documento, se expone acerca del diseño y construcción de los sistemas que integran un brazo robótico de seis grados de libertad, cuya finalidad es el atornillado automático en placas metálicas con apoyo de un control servo-visual. Si bien, los sistemas de visión artificial dentro del ámbito industrial y de investigación se están enfocado a sistemas de control de calidad o identificación y clasificación de objetos, actualmente se están desarrollando avances tecnológicos que permiten incluirlos dentro de sistemas robóticos, con la finalidad de proporcionar a los robots una manera de interactuar con su ambiente de trabajo y con esto mejorar los procesos de automatización. Es por esto, que buscando generar un aporte tecnológico a la interacción de los sistemas robóticos con su entorno de trabajo, se desarrolló el control de movimiento de un robot, con la utilización de un sistema de visión artificial para la detección de barrenos dentro de un espacio de trabajo. Para esto se realizó el diseño mecánico y la construcción de los diferentes eslabones que conforman al brazo robótico partiendo de la necesidad de alcanzar diferentes puntos dentro del área de la placa, también se realizó la selección de componentes para la constitución del sistema de potencia requerido para alimentar el sistema, así como la implementación de diferentes métodos de visión artificial basados en procesamiento de imágenes y detección de objetos para el cálculo de las posiciones y el ángulo de inclinación de los barrenos, además se realizó el cálculo del área de trabajo, la cinemática directa e inversa y el control requerido para cada una de las juntas de revoluta, por último se realizó el diseño y la construcción del efector final así como de las bases para la placa, la cámara y el brazo robótico. ABSTRACT: In this document, we expose about the design and construction of the systems that integrate a robotic arm of six degrees of freedom, whose purpose is the automatic screwing on metal plates with the support of a servo-visual control. Although, artificial vision systems within the industrial and research field are focused on quality control systems or identification and classification of objects, technological advances are currently being developed that allow them to be included within robotic systems, in order to provide to robots a way to interact with their work environment and thereby improve automation processes. That is why, seeking to generate a technological contribution to the interaction of robotic systems with their work environment, the control of a robot's movement was developed, with the use of an artificial vision system for the detection of holes within a work space. For this, the mechanical design and construction of the different links that make up the robotic arm was made based on the need to reach different points within the plate area, the selection of components for the constitution of the power system required for feed the system, as well as the implementation of different artificial vision methods based on image processing and object detection for the calculation of the positions and the angle of inclination of the holes, in addition the calculation of the work area, the direct kinematic and reverse kinematic and the control required for each of the boards of revolute joints, finally the design and construction of the final effector was carried out as well as the bases for the plate, the camera and the robotic arm. concentration in the nutrient solution through the addition of water or nutrient concentrate. Sending also the measurements obtained by the pH, EC sensors and a temperature and humidity sensor to an interface hosted on a web server for visualization. For this prototype a hydroponic structure of 2 levels is considered with a capacity of 22 lettuce plants with dimensions of 1.1 m in height and length by 0.45 m in width.