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TARJETA ELECTRÓNICA PARA APLICACIONES EN ROBÓTICA E IMPLEMENTACIÓN DE ALGORITMOS DE MOVIMIENTO
Se debe de tener presente que los motores se fabrican para
diferentes aplicaciones, un motor de propósito general no
cuenta con las características requeridas para el control de
trayectoria. En este uso se deben consideran motores de
calidad, conocidos como “servomotores”, para los cuales el
fabricante proporciona los datos requeridos en el modelo
matemático.
Perea, Puente, Candelas y Torres, (2010) no sindican que en
la robótica móvil, es interesante el estudio de algoritmos de
control y navegación autónomos, a los que se recurre
ampliamente en tareas docentes. Otro ejemplo de la
aplicación de prototipo didácticos es lo descrito por García
y Becerra (2016), quienes realizaron una mano robótica que
está compuesta por cinco servomotores los cuales transmiten
el movimiento a través de hilos de nailon a cada uno de los
dedos, haciendo la función de tendones y músculos de la
mano humana real. El prototipo cuenta con un servomotor
adicional el cual permite el realizar la extensión y flexión de
la mano.
Mediante la implementación de un entrenador electrónico los
estudiantes tendrán la facilidad de profundizar el método
investigativo para así poder conocer más acerca de estas
tecnologías, ya que es una herramienta de gran demanda en
el mercado y en las empresas por su fácil compresión además
de ser versátil , siendo adaptable a las necesidades de los
estudiantes , de tal amanera que puedan ser uso de tarjetas
entrenadoras el cual les permitirá realizar múltiples circuitos
del mismo modo fortaleciendo los conocimientos adquiridos
logrando un mejor rendimiento académico en el proceso de
enseñanza y aprendizaje Ronquillo(2019).
La gran mayoría de las universidades carecen de
equipamiento para el desarrollo y aplicación de algoritmos
de robótica, como se mencionó anteriormente lo sevomotores
juegan un papel destacado en la implementación de es los
algoritmos de movimiento, esto conlleva a un retraso en el
desarrollo de sistemas servo activados, debido a que no se
cuenta con una tarjeta exclusiva para la implementación de
estos algoritmos, dando a lugar a que los usuarios dediquen
tiempo al desarrollo de estos circuitos para después generar
los algoritmos aplicados en la robótica.
Los prototipos didácticos son de gran ayuda en el desarrollo
de los profesionistas como menciona Cervantes, Gutiérrez
Sánchez, Diaz (2016). El desarrollo del prototipo didáctico
y la aplicación móvil servirán como apoyo para el
aprendizaje en la experiencia educativa de robótica y
sistemas de comunicación para estudiantes de Ingeniería
Mecatrónica.
En el mercado existen muchos modelos de tarjetas
controladoras que va en costo desde los 7 dólares hasta 85
dólares variando en la cantidad de servomotores que puede
controlar. A continuación, se muestra una tabla comparativa
de estas tarjetas comerciales recuperada de la tienda en línea
Robochop (2020).
Tabla1. Tabla comparativa de tarjetas controladoras de servomotores
Tarjeta controladora A B C D E
Costo (USD) 69.99 19.95 49.45 14.95 18.75
Bluetooth 1 0 0 0 0
Pines Serial (UART) 4 1 1 1 2
Pines PWM 15 0 1 1 0
Servomotores 1 6 24 16 8
Módulo de motor de CD 0 0 0 0 0
A = Controlador De Robots Dagu, B = Servocontrolador Micro Maestro Pololu, C=
Servo Usb Phidgets, D = Servocontrolador I2c Adafruit 16, E = Servocontrolador
Cytron
MATERIAL Y MÉTODOS
El objetivo de este trabajo es de obtener una tarjeta con la
capacidad de realizar la gestión de los movimientos de 18
servomotores, que sirva como tarjeta entrenadora de
algoritmos de un robot hexápodo, además de que se pueda
aplicar en diseño robóticos con conectividad UART
compatible con módulos de bluetooth hc-05 o similar. El
diseño de esta tarjeta es simple tan solo consta de un
microcontrolador el cual se interconecta a un módulo de
bluetooth y cada salida de este circuito integrado mandara la
señal a cada servomotor, de igual manera se contempla el uso
de dos motores de corriente directa, esto implica que el
circuito cuente con un CI l298 para controlar los
movimientos de estos motores. En la figura 1 se muestra la
arquitectura de la tarjeta de controladora de servos.
Figura 1. Arquitectura de la tarjeta de controladora de servomotores
La tarjeta controladora de servomotores está dividida
secciones las cuales son: Pines para la conexión de
servomotores, entrada para la conexión de motores de CD,
etapa de regulación de voltajes para la alimentación del
microcontrolador, pines de entrada de alimentación tanto del
circuito de control como el de los motores. La alimentación
de los servomotores y del chip de control es de 5v. En la tabla
2 se puede ver las características de cada una de estas etapas.
Descripción del algoritmo del microcontrolador
Este prototipo está basado en el microcontrolador
pic16f877A por su bajo costo y la facilidad de adquisición,
la robustez y su estabilidad. Se programó usando el software
PROTON IDE combinando el lenguaje del software con
2 REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 35 NÚM. 82