Brazo robotico kinect

TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE CUAUTITLÁN IZCALLI

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TALLER DE INVESTIGACIÓN

BRAZO ROBÓTICO CON kINECT

ARCINIEGA SOTO GERARDO
RÁMIREZ OSORIO MARIO ALBERTO

PROFESOR:

DE JESÚS PEÑA GUILLERMINA

GRUPO:

362-M

1.  DE JUNIO DEL 2015

1. INDICE

1. Resumen        3
2. Antecedentes        3
3. Definición de problema        4
4. Justificación         4
5. Objetivos        5
6. Hipótesis        5
7. Marco Teórico        5
8. Bosquejo        13
9. Cronograma        13
10. Referencias Bibliográficas        14

1. RESUMEN  

Los Joysticks y las interfaces mediante un ordenador han sido por excelencia los mecanismos más utilizados para controlar un brazo robótico manipulador. Sin embargo, en campos específicos, es deseable que la interfaz sea de fácil uso  e intuitiva tal que mejore sustancialmente las capacidades del mismo. En este proyecto se presentara la manera de poder controlar  un brazo robótico por medio de la librería de detección de articulaciones del SDK de Microdoft Kinect®.

Se  buscaran antecedentes en donde se ha podido avanzar en el tema para tener un respaldo en cual se pueda vasar dicha investigación.

1. ANTECEDENTES

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imitan las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicos, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos El inicio de la robótica actual puede fijarse en la industria textil del siglo XVIII, cuando Joseph Jacquard inventa en 1801 una máquina textil programable mediante tarjetas perforadas. La revolución industrial impulsó el desarrollo de estos agentes mecánicos, entre los cuales se destacaron el torno mecánico motorizado de Babbitt (1892) y el mecanismo programable para pintar con spray de Pollard y Roselund (1939). Además de esto durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots. Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano a mediados del siglo XVIII. Esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un propósito específico: la diversión. En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos.

Hoy en día podemos apreciar que la robótica ha desarrollado tantas aportaciones como brazos robóticos que son manipulados con interfaces por medio de la computadora o joysticks, pero recientemente se ha implementado un Kinect®  ya que se puede hacer movimientos más puros o a voluntad en relación al brazo humano siguiendo su trayectoria en tiempo real.

1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Propone el servicio útil para realizar tareas y trabajos donde el ser humano no tiene acceso o son peligrosos, esto lograra prevenir accidentes y realizar trabajos a distancia  antes no pensados en distintos campos sin necesidad de estar en el lugar.

1. JUSTIFICACIÓN

Con esta investigación se tratara de entender mejor la tecnología que hay hasta ahora para la creación y programación de brazos robóticos, como por ejemplo ahora podemos programarla con más sensores y cada vez se va haciendo más exacto en movimientos, tratando este tema  se piensa conseguir los materiales para llevarlo a cabo tal como sería un Kinect , una pc y el mismo brazo robótico.

Con esto se puede seguir incursionando en brazos que pueden ser manipulados a distancia con el movimiento de mi mano a través de los sensores del Kinect.

1. OBJETIVOS  

Objetivo General de la Investigación.

• Controlar el brazo robot a distancia mediante el sensor Kinect.

Objetivos Específicos de la Investigación.

• Adquisición de datos de profundidad y de usuario por medio del sensor Kinect, utilizados para procesar y capturar cada movimiento que realiza el usuario con el brazo derecho.
• Desarrollar una interfaz gráfica de usuario que  permita  visualizar la ejecución del brazo del usuario, desplegando los grados desplazados por cada articulación.

1. HIPÓTESIS

El brazo robótico realizará las actividades remotamente en conjunto con un Kinect, por lo cual no es necesaria la intervención humana en dicha labor haciéndola  más segura y de forma remota. Un brazo robótico podrá remplazar a una o varias personas reduciendo costos y con mayor velocidad en las tareas realizadas.

1. MARCO TEÓRICO  

1. Sistemas en tiempo real
2. Sensores
3. Descripción del Hardware
4. Sensor de movimientos y obtención de datos
5. Detección y seguimiento de usuario
6. Librerías de libre acceso para la programación de Kinect
7. Selección de las articulaciones a utilizar

1.1 Sistemas en tiempo real

Es un sistema electrónico de procesamiento que interactúa con el medio, controla procesos, y entrega resultados dentro de  tiempos  establecidos  de manera confiable y segura.

El principal objetivo de un sistema en tiempo real es controlar o realizar varios procesos de forma simultánea, lo que se conoce como multitarea. Estos procesos o tareas duran un tiempo determinado, dependiendo la aplicación o la determinación del usuario, y son atendidos por un mismo procesador o CPU (unidad central de procesamiento). Al tiempo que dedica el procesador a cada tarea se le conoce como prioridad, esta se define dependiendo la aplicación o el uso que tenga.

1.2 Sensores

Una parte fundamental en todo sistema de adquisición de datos es el elemento encargado de percibir la magnitud a medir. Los sensores son dispositivos capaces de convertir una magnitud física como puede ser temperatura, presión, etc., en una diferencia de potencial o una variación de intensidad de corriente, es decir, realizan una conversión de energías y suministran información sobre el estado y tamaño de la magnitud. Los sensores informan de su entorno y además esa información es cuantificable, es decir, medible por algún  instrumento.

 La posibilidad de que un sensor  perciba una determinada magnitud depende  de:

•        Que exista una propiedad en algún material que cambie en función de esa magnitud Preferiblemente esa función debe ser lineal para el rango en  el  que estemos interesados, por ejemplo la relación que se da en los conductores entre su resistencia al paso de la corriente eléctrica y la temperatura, es decir a mayor resistencia, mayor temperatura.

•        En otras ocasiones existe una relación entre una magnitud y un fenómeno físico.

Si la relación es predecible y estable, el fenómeno se puede usar como base para la determinación de la magnitud. En muchas ocasiones la dificultad está en conseguir que la propiedad o fenómeno esté en función únicamente de la magnitud que queremos evaluar. Suele ocurrir que la medida es función de varios factores, de tal manera que cualquier variación en alguno de ellos altera el resultado final.

En la actualidad, la mayor parte de los sensores generan una salida en voltaje o corriente, o bien modifican una propiedad que puede ser evaluada de forma eléctrica. De esta manera, y con el debido acondicionamiento, la señal de salida puede ser tratada por un equipo digital de adquisición de  datos.

Las señales del mundo real son, en general, analógicas y varían de manera continua en el tiempo, para que una computadora sea capaz de procesarla se debe convertir a datos digitales. Cada uno de estos sensores tiene unas características propias y genera una tensión o intensidad determinada, por lo que estas señales tienen que ser adaptadas para ser tratadas en una tarjeta de adquisición de datos.

En el tratamiento de imagen y sonido, los sensores más utilizados  son:

•        Micrófono: Capta la información sonora que se propaga por el aire y la convierte a una señal eléctrica.

•        Cámara: Capta la información visual y convierte la información en datos digitales.

1.3 Descripción del Hardware

El proyecto tiene como base al sensor Microsof Kinect, el cual envía datos que se actualizan constantemente, los cuales determinan los movimientos del brazo robótico cuya estructura cuenta con tres grados de libertad. Cada grado está limitado por el movimiento máximo de un servomotor (0-180 grados) y al ángulo de los movimientos del brazo del usuario, mismos que se encuentran normalmente dentro del mismo rango.

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