Proyecto Fin de Carrera de Mecatrónica

Este fue mi Proyecto de Fin de Carrera de Mecatrónica en la Facultad de Ingeniería Mecánica de Skopje. Su objetivo era desarrollar un dispositivo que permitiera la interacción de los movimientos reales del brazo con modelos informáticos en 3D. Integré tres campos diferentes en un solo dispositivo, t.e. Ingeniería mecánica, eléctrica e informática:

• Solidworks para diseñar el modelo 3D que representan los movimientos del brazo.
• Tarjeta Arduino Mega 2560 para conectar el mundo real con la computadora.
• MATLAB/Simulink para programar el control del modelo 3D

En el siguiente vídeo podéis ver una presentación del proyecto. Este es su contenido:

• Una introducción. Aquí hablo brevemente sobre la Mecatrónica como un campo de estudio que me permitió desarrollar este tipo de dispositivo.
• El Arduino Mega 2560. Algunas características básicas de esta placa Arduino que utilicé en este proyecto.
• Modelos 3D en Simulink Environment. Cómo transferir un modelo 3D de Solidworks a Matlab/Simulink usando SimMechanics Link.
• Desarrollo del dispositivo. Aquí hablo sobre los componentes que usé para construir el dispositivo y cómo funcionan, así como sobre el modelo Simulink, el programa que se ejecuta en la placa Arduino y permite la interacción entre el mundo real y la computadora
• Puede ver el siguiente video o leer el tutorial escrito a continuación.

Construyendo el dispositivo

Piezas utilizadas en este proyecto

• Arduino Mega 2560
• Acelerómetro de 3 ejes
• Potenciómetro lineal x5

El acelerómetro se utiliza para rastrear la orientación del brazo. A medida que el brazo se mueve, los valores de los ejes X, Y y Z del acelerómetro cambian y se leen en las entradas analógicas de la placa Arduino. Según ellos, el modelo 3D también se mueve.

Los potenciómetros se utilizan para seguir la posición de los dedos. Adjunté un resorte (muelle de pluma) a cada uno de los potenciómetros. El resorte mantiene el control deslizante del potenciómetro en una posición determinada y, a medida que los dedos se mueven, se tira del control deslizante y cambia la resistencia del potenciómetro. Esos valores se están leyendo en las entradas analógicas de la placa Arduino y, según ellos, los dedos del modelo 3D también se mueven.

Utilicé una cubierta de plástico de una calculadora como base sobre la cual coloqué los cinco potenciómetros. Encima de ellos puse la placa de pruebas en la que aseguré la placa Arduino y el acelerómetro con una cinta. En la imagen de abajo puedes ver la apariencia final del dispositivo.

Esquema del circuito del dispositivo

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El modelo 3D

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El modelo 3D es una representación de un brazo humano. Primero, lo modelé usando Solidworks y luego lo transfirí a Matlab/Simulink usando SimMechanicsLink de Matworks.

El modelo MATLAB/Simulink

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Antes de construir el modelo de Simulink, primero tuve que instalar el paquete Arduino IO, que consiste en la biblioteca de Simulink para la comunicación con la placa Arduino. Además, usando el IDE de Arduino, tuve que cargar el código en la placa Arduino que viene con el paquete para habilitar la biblioteca Simulink. Aquí recomendaría encarecidamente mi Tutorial para Matlab y Arduino IO Package para que pueda comprender el principio de funcionamiento y ver el código.

Organicé mi modelo de Simulink en seis subsistemas:

• Bloques de entradas analógicas de Arduino para los valores del acelerómetro y los potenciómetros
• Corrección de las lecturas analógicas según mis necesidades
• Control PID para obtener movimientos más suaves
• Bloques de actuadores de articulaciones para accionar las articulaciones del modelo 3D
• El modelo 3D que se generó automáticamente usando SimMechanicsLink
• Bloque sensor conjunto para el seguimiento de la posición del modelo 3D

Puede descargar el modelo de Simulink aquí:

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Verifique mi Extensión de este Proyecto.

Reprogramé el Arduino Glove para que funcione como un controlador de juego.

Proyecto de radar Arduino Clasificadora automática – Proyecto de Estudiante de Mecatrónica