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Tercera Mano Robótica  es un kit de fuente abierta cuyas piezas se pueden  imprimir  en una impresora 3D y que se puede  usar en el antebrazo utilizando  un Trinket Pro como cerebro

Trinket es una versión reducida de un Arduino con un ATmega328 y de coste reducido, pero obviamente puede usarse cualquier  placa que sea compatible con Arduino

Cuando se le solicite, puede entregarle una herramienta que tenga, liberándolo de buscarlo o perderlo  todo ello pulsando un único pulsador que Tim (su creador) ha colocado estratégicamente en un dedo gracias a una pieza  similar a un anillo  impresa también en  3d

 

En realidad  son pocos componentes los usados en este proyecto:

  • 1x9g servo hobby barato
  • Trinket Pro 5V
  • Cargador de batería de litio de celda única (3.7V)  alimentado a 5V
  • Batería de  300mAH celda única LiPO
  •  imanes – 5/16 “de diámetro, 1.8” de espesor
  • 13 × 2-56 tornillos
  • 1 × piezas impresas en 3D
  • Banda de cintura elástica ancha 1 × 1 “

Después de reunir todos los elementos en la lista de componentes e imprimir sus piezas, ¡es hora de comenzar el ensamblaje y conectarlo todo!

 

Aquí está el diagrama de conexión:

 

Es bastante simple  pues se limita a conectar la placa a  un servo controlado por el puerto digital nº8   y que ira alimentando a la salida del cargador a 5v DC   y  un pulsador que conectaremos  al pin 3   y masa .

El resto es simplemente  la parte de carga de la batería que se conectará  por un lado a la batería   y por otro lado tanto al servo  como a  la placa de control  .

Puesto que la alimentación es suministrada por la batería se recomienda colocar un interruptor en la batería para impedir su descarga  cuando no se esta usando.

Aquí está el código para hacer su movimiento robótico de tercera mano:

// ThirdHand test script
// by Tim Giles <www.wildcircuits.com>

//servo is on Pin8
//button is on Pin3 and has the pullup enabled

#include 

Servo ServoA;

int Angle = 10;
int AngleClosed = 10;
int AngleOpen = 120;

void setup()
{
  ServoA.attach(8);
  pinMode(3,INPUT_PULLUP);
}

void loop()
{
  //update the servo position
  ServoA.write(Angle);
  delay(1);
  
  //check if the button is pushed
  if (digitalRead(3) == 0)
  {
    //debounce
    while (digitalRead(3) == 0){
      delay(1);
    }
    //set the servo to it's open position
    Angle = AngleOpen;
    ServoA.write(Angle);
    //hold the servo in this position to give the user time
    //to grab the screwdriver
    delay(2000);
    //set the servo to it's closed position
    Angle = AngleClosed;
    ServoA.write(Angle);
  }
}

Durante la programación se  recomienda desconectar la batería pues de lo contrario, el suministro de refuerzo de 5 V volverá a alimentar su ordenador y puede generar efectos negativos

Si su cable USB que está programando es demasiado largo / demasiado débil, es posible que tenga un comportamiento extraño cuando termine la programación y el servo intente moverse:esto se debe a una caída de voltaje excesiva en el cable USB que hace que el Trinket Pro se reinicie cuando el servo intenta moverse.

 

PIEZAS  IMPRESAS EN 3D

robotic

La base  , el bazo articulado  así como el anillo para el pulsador   se han realizado impresas en 3D

Los ficheros están disponibles como no en el repositorio Thingiverse  en la  url   https://www.thingiverse.com/thing:618811

Mientras ensambla las piezas impresas en 3D, notará que todos los orificios de los tornillos son ligeramente más pequeños o de mayor tamaño.

Los tornillos 2-56 se ensartarán automáticamente en los orificios de menor tamaño y girarán libremente en los orificios de mayor tamaño, lo cual  permite que el tornillo sujete firmemente la bandeja del destornillador mientras que el brazo que acciona la bandeja del destornillador se puede mover libremente.Si sus piezas no van juntas así, entonces necesitará ajustar su impresora o ajustar el tamaño de los orificios de los tornillos.

 

Fuente hackaday.io

Sencillo exobrazo

Veremos un sencillo exobrazo que puede ser la base para estructuras mas complejas


Puede parecer una banalidad , pero la idea detrás de este prototipo es muy interesante ya que  puede suponer una ayuda importante   a la movilidad,  pues esta  assietncia puede ser especialmente importante para los ancianos y otras personas que necesitan este tipo de ayuda en la vida cotidiana.

El sistema que sugieren sus creadores destaca por su simplicidad : una estructura de aluminio  para sujetar el brazo, un motor y una placa Arduino con su correspondiente escudo (cuyos detalles, por cierto, han publicado en hackaday.com) ,

Nos explican   que en la construcción del  exo-brazo buscaban  que fuese relativamente barato, sencillo y potente que permitiera  un uso fácil del mismo , por lo cual  construir su prototipo no deberia costar mas de 100$ ,  lo cual es un precio bastante razonable ,sobre todo si nos vamos a soluciones que se  estan desarrollando la industria.

El desarrollo de este proyecto comenzó centrándose más en el control del brazo y luego en el propio diseño, por lo que  tal vez el  objetivo número de sus creadores  es   hacer que el control de ExoArm sea tan barato y tan intuitivo como sea posible.

En el siguiente video podemos verlo en acción:

Como podemos  apreciar, hay una estructura articulada de aluminio  y precisamente en la articulación esta el motor (en el codo) , aunque  sugieren que en otros diseños futuros  también proveen implementar  un  actuador en el hombro( de hecho el shield empleado admite dos motores).

Este  exo-brazo tiene   tambien apoyo trasero, de modo que todo el peso se distribuye uniformemente a su cuerpo siendo la capacidad de elevación  alrededor de 10 kg máximo o 22 libras.

 

Electrónica

 

 

modulo.PNG

 

 

Ademas de la placa Arduino, un componente básico es el driver del motor VNH2SP30 ,el cual es esencialmente una versión en rampa del escudo de motor Ardumoto. Esta placa se presenta como un escudo que  se conecta encima de Arduino  y es de bajo coste ( unos 6,5€ en Amazon).

Para este  Shield se usa  un par de drivers de motor de puente completo VNH2SP30. También incluye los circuitos de soporte para que esta placa sea capaz de controlar  un par de motores de alta corriente ,  aunque para esta aplicacion solo se usa uno .

El VIN y el motor son lanzados para  terminales de tornillo de 5mm , lo que facilita la conexión de cables de mayor calibre.

Al utilizar este escudo en aplicaciones de alta demanda extrema puede ser necesario mejorar el rendimiento térmico con un disipador de calor o ventilador y soldar los cables directamente a la placa en lugar de usar un terminal de tornillo (tenga en cuenta la alta corriente de este) , aunque  cuando se utiliza el escudo en corrientes de hasta 6A los chips apenas llegarán a ser perceptiblemente calientes.

Resumidamente  esta son algunas de las características del escudo empleado:

  • Voltaje: max. 16V
  • Regimen de corriente: 30A maximo 
  • Corriente permanente: 14 A
  • Resistencia MOSFET (solo ida): 19 m & OHgr;
  • Frecuencia PWM: 20 kHz Max.
  • Tamano placa: 6 * 5,2 * 2cm / 2,4 * 2 * 0,8pulg
  • Peso : 23 g / 0,8 oz

Una vez resuelto el driver, respecto a Arduino , los pines que se requieren , en la aplicación  son los pines siguientes:

  • Pines 3 y 4  como salidas binarias para configurar el motor vía el driver del motor VNH2SP30
  • Pin 5  como salida analógica para escribir el dato en el el driver del motor VNH2SP30
  • Pin 2  como entrada analógica para el encoder solidario al eje del motor para saber la posición de la articulación
  • Pines 8 como entrada binaria para ordenar subir la articulación via el motor
  • Pines 9  como entrada binaria para ordenar bajar  la articulación vía el motor

 

 

Antes de ver el codigo  final ,  es interesante apreciar como el control del motor se hace fijando los pins 3  y 4 a un valor  y luego sacando un valor analogico en el pin 5, por ejemplo, parar mover  arriba el motor   se usa esta función:

void moveup(float writemotor){ /
writemotor = map(writemotor, 0, -80, 255, 0);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
analogWrite(5, writemotor);

Y de forma similar para mover hacia  abajo :

void movedown(float writemotor){ 

writemotor = map(writemotor, 0,-255, 0, 255);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, HIGH);
analogWrite(5, writemotor);
}

Simplemente para  parar el moto,r   sacamos un  valor cero  en el pin 5 usan esta otra función:

void stopmove(){ //parar el motor
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
analogWrite(5, 0);
}

 

Una función  muy importante  es conocer la posición de la articulación  gracias a que hay conectado un potenciómetro solidario al aje de modo  que  capturando  el valor  de la salida del potenciómetro podemos   conocer el angulo ,gracias  al  siguiente código:

float errorSum;
float Kp = 2;
float Ki = 0;

float computePID(int setpoint){    
angle = analogRead(2);
angle = map(angle, 0, 344, 0, 90); 

double time_elapsed = micros();
dtrate = (time_elapsed – last) / 1000.f;
last = time_elapsed;

float error = setpoint – angle;
errorSum += error * dtrate;
errorSum = constrain(errorSum, -255, 255);

return (Kp * error) + (Ki * errorSum);

}

Por ultimo,  en la función loop miramos continuamente  los valores binarios de los pines 8 y 9  ,y en función de su estado, llamaremos a alguna de las rutinas anteriores:

 

void loop()   //bucle principal de ejecución
{
int program_runtime = millis();

int readingUp = digitalRead(8);
int readingDown = digitalRead(9);

if(readingUp == 1 && readingDown == 0){
if(program_runtime – previousMillis > interval) {
previousMillis = program_runtime;
Step -= 5;
}

}
if(readingDown == 1 && readingUp == 0) {
if(program_runtime – previousMillis > interval) {
previousMillis = program_runtime;
Step += 5;
}

 

Código arduino

El procesamiento de control como decíamos se hace con un Arduino, por lo que el código es  bastante fácil de entender y modificar cuanto se quiera para mejorarlo o adaptarlo a cada necesidad:

 

#include <ArduinoTimer.h>
#include <CircularBuffer.h>
#include <CommandHandler.h>
#include <CommandProcessor.h>
#include <DataStore.h>
#include <DeviceAddress.h>
#include <EEPROMStore.h>
#include <Filter.h>
#include <MegunoLink.h>
#include <MessageHeaders.h>

#include “MegunoLink.h” /Funciones útiles para comunicarse con MegunoLink Pro.

#include “filter.h”
#include “Servo.h”

TimePlot plot;

int potVal;
int angle;
float dtrate;
double last;

ExponentialFilter FilteredMuscleValue(5, 20); / peso de la derecha, valor de inicio izquierdo

void moveup(float writemotor){ //mover  arriba el motor
writemotor = map(writemotor, 0, -80, 255, 0);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
analogWrite(5, writemotor);

}

void stopmove(){ //parar el motor
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
analogWrite(5, 0);
}

void movedown(float writemotor){ //mover hacia  abajo

writemotor = map(writemotor, 0,-255, 0, 255);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, HIGH);
analogWrite(5, writemotor);
}

float errorSum;
float Kp = 2;
float Ki = 0;

float computePID(int setpoint){    //función de  calculo de la posición del encoder
angle = analogRead(2);
angle = map(angle, 0, 344, 0, 90); // dejanski kot
Serial.print(angle);

double time_elapsed = micros();
dtrate = (time_elapsed – last) / 1000.f;
last = time_elapsed;

float error = setpoint – angle;
errorSum += error * dtrate;
errorSum = constrain(errorSum, -255, 255);
//Serial.println(error);
return (Kp * error) + (Ki * errorSum);

// Serial.println(time_elapsed, 5);
}

int Step = 0;

void setup()     //inicializacion del brazo
{
pinMode(8, INPUT);
pinMode(9, INPUT);
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(4, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
Step = 0;
}

int k = 1;
int previousMillis = 0;
int interval = 50;

void loop()   //bucle principal de ejecución
{
int program_runtime = millis();

int readingUp = digitalRead(8);
int readingDown = digitalRead(9);

if(readingUp == 1 && readingDown == 0){
if(program_runtime – previousMillis > interval) {
previousMillis = program_runtime;
Step -= 5;
}

}
if(readingDown == 1 && readingUp == 0) {
if(program_runtime – previousMillis > interval) {
previousMillis = program_runtime;
Step += 5;
}

}
Step = constrain(Step, -150, 150);
if(readingDown == 0 && readingUp == 0) Step = 0;

//plot.SendData(“pid”, writemotor);
Serial.println(Step);
if(Step > 0) moveup(Step);
if(readingUp == 0 && readingDown == 0) stopmove();
if(Step < 0) movedown(Step);

}

Componentes necesarios

1 × calibrador de tensión con el amplificador de celda de carga
1 × Aluminio 4 x 30 x al menos 2000 mm
1 × Arduino Uno / Nano
1 × controlador de motor VNH2SP30
1 × Motor del limpiador del parabrisas del coche
1 × cables largos
1 × Potenciómetro
1 × Li-Po batería 3S 5500mAh
1 × Tornillos y tuercas. M4 y M6
1 × Cinta adhesiva
1 × Zipties
1 × Correas
1 × Placas de madera
1 × Tubo termorretráctil

 

 

En el siguiente vídeo el autor describe mas detalles de construcción   de este excelente  exo-brazo:

 

 

Mas información en https://hackaday.io/project/20663-assistive-exoskeleton-arm-exoarm#menu-description

Humanoide casero

Es posible controlar un robot con un Arduino y una Raspberry como ha demostredo LuisRobots


Todos los  dos de abril se celebra el Arduino Day o día Arduino (o Genuino) en todo el mundo, así que esta ocasión  nos asombraron con un sofisticado robot humanoide construido con Arduino y Raspberry Pi  fabricado por el Maker Luisrobots en su casa mediante un Arduino Mega y una Raspberry Pi 2.

Como en otros montajes parecidos una vez mas la placa Arduino Mega se encarga de controlar la mecatronica   y la Raspberry Pi es la  encargada de controlar las cámaras, el altavoz, la tarjeta de sonido y el  micrófono que lleva el robot.

Lo han bautizado como Zeus y es capaz de caminar y hablar, midiendo 1,21 mts de altura y pesa un poco más de 8 kgs.

Además de las placas Arduino y Raspberry Pi, Zeus está equipado con varios módulos más  como un módulo transceptor nRF24L01, un shield Bluefruit EZ-Link para la comunicación y  un BN055 para la orientación absoluta

Por supuesto también usa   servos para las manos,brazos, cuello y piernas

 

El conjunto se completa un 5A UBEC para la regulación del voltaje así como  varios tipos de sensores , una cámara , altavoces,etc

 

En la página de Facebook de su creador hay mas información de este estupendo montaje.