Manual de Usuario

Brazo Robótico - Sistemas Embebidos

MANUAL USUARIO

Índice de contenidos

1. 1 Introducción
2. 1.1 Acerca del Manual de Operación
3. 1.2 Índice del manual de operación
4. 1.3 Grupos objetivo
5. 1.4 Informaciones básicas
6. 1.5 Gestor de la maquina
7. 1.6 Medidas
8. 1.7 Advertencias en el manual

1. 2 Seguridad
2. 2.1 Observaciones generales
3. 2.2 Concepto de protección de la máquina
4. 2.3 Medidas de protección
5. 2.4 Advertencias en el manual de operación
6. 2.5 Dispositivos de seguridad y de protección de la máquina

1. 3 descripción de la maquina
2. 3.1 Uso previsto
3. 3.2 Identificación de la máquina
4. 3.3 Máquina y componentes

1. 4 DATOS TÉCNICOS
2. 4.1 Informaciones básicas
3. 4.2 Datos básicos

1. 5 Construcción/Funcionamiento
2. 5.1 Informaciones básicas
3. 5.2 Estructura de la máquina
4. 5.3 Componentes de la máquina
5. 5.4 Modos de operación de la máquina

1. 6Elementos de mando
2. 6.1 Información básica
3. 6.2 Rótulos de maquina

1. 7 operaciones
2. 7.1 Información básica
3. 7.2 objetivo del capitulo
4. 7.3 estructura del capitulo
5. 7.4 terminal de usuario
6. 7.5 recolección de objetos
7. 7.6 cajas multicolor

ACERCA DEL MANUAL DE OPERACION

INDICE DEL MANUAL DE OPERACION

Este Manual de operación es un elemento más de la Documentación Técnica de la máquina. El presente Manual de operación incluye los siguientes contenidos:  Descripción de las actividades necesarias para operar y mantener la máquina (trabajos sencillos de mantenimiento preventivo) de forma apropiada, económica y en condiciones de seguridad.  Informaciones para el gestor.  Informaciones sobre tareas complejas que hay que ejecutar en la máquina. Manuales adicionales incluidos en el anexo Al final de este manual de operación se adjuntan otros manuales. La información recogida en los manuales adicionales deberá ser leída y tenida en cuenta ya que complementa los datos presentes en este manual de operación. Sólo de esta forma es posible garantizar que la operación se ejecute en condiciones de seguridad y que el funcionamiento de toda la máquina sea correcto.

GRUPOS OBJETIVO

Informaciones básicas  Los contenidos de este manual están dirigidos a varios grupos destinatario.  En el apartado "Grupos destinatario. Relevancia de los contenidos" figura qué contenidos son relevantes para cada grupo destinatario.  Una persona puede encargarse también de las tareas de varios grupos destinatario, dependiendo de su cualificación. Ejemplo: Operar la máquina, ajustarla y ejecutar tareas sencillas de mantenimiento preventivo. Gestor de la máquina  Para garantizar la correcta operación de la máquina, este manual también incluye informaciones destinadas al gestor de la misma. El gestor de la máquina deberá pues atenerse a las indicaciones pertinentes del manual de operación.

DOCUMENTACION DE LA MAQUINA

Uso y conservación de la documentación El personal especializado deberá familiarizarse con la máquina -con ayuda del manual de operación- antes de realizar trabajos en la misma. Para ello es necesario leer completamente el manual. Observar las siguientes informaciones referentes a la seguridad para descartar de antemano posibles peligros durante el funcionamiento de la máquina:  Las informaciones referentes a la seguridad del capítulo "Seguridad".  Las informaciones referentes a la seguridad al inicio de todos los capítulos del Manual de operación.  Los mensajes de advertencia inmediatamente antes de realizar cualquier tipo de acción.

2. SEGURIDAD

Observaciones generales Los dispositivos de seguridad instalados en la máquina sirven solamente de base para la prevención de accidentes. Además, para evitar cualquier tipo de riesgo durante la realización de trabajos en la máquina, es absolutamente necesario respetar las prescripciones de seguridad. Concepto de protección de la máquina Con arreglo a la directiva de máquinas en vigor y a otras normas aplicables, el concepto de protección de la máquina incluye los siguientes puntos:  Seguridad intrínseca propia del diseño de la máquina.  Medidas de protección en caso de que un peligro no pueda ser evitado por causas de tipo constructivo o el nivel de peligrosidad no pueda ser disminuido suficientemente.  Informaciones destinadas al usuario sobre riesgos implícitos que no se puedan evitar a pesar de contar con un diseño en condiciones de seguridad y medidas de protección adecuadas.

2.1 Medidas de protección A causa del tipo de construcción, del modo de funcionamiento y del estado actual de la técnica, hay riesgos y peligros que no se podrán evitar completamente por medio de soluciones constructivas. Los riesgos y peligros existentes deberán evitarse o ser minimizados mediante la instauración de medidas de protección adecuadas. Advertencias en el manual de operación En el manual de operación encontramos advertencias relativas a la ejecución de tareas que entrañen algún tipo de peligro. Cada advertencia tienen asignado un nivel de peligrosidad. El nivel de peligrosidad indica el grado de deterioro que se puede llegar a provocar en caso de no tener en cuenta la advertencia. 2.7.7 Dispositivos de seguridad y de protección de la máquina Los dispositivos de seguridad y de protección de la máquina están destinados a la protección del personal y de la maquinaria. Por ello, asegúrese de que estos dispositivos se encuentren siempre en buenas condiciones de funcionamiento.

3 DESCRIPCION DE LA MAQUINA

El Proyecto busca implementar una pequeña planta industrial para el proceso de control de calidad. Hoy en día se ha facilitado este trabajo mediante sistemas inteligentes que hagan esto por el hombre, así evitar la fatiga humana de verificar cada elemento uno por uno lo que sería muy tedioso. La metodología utilizada para encontrar la solución se basa en dos bloques que son hardware y software En este caso trabajaremos con un Robot cilíndrico, para la sujeción de piezas o formas de diferentes tamaños no mayor a 20cm de volumen, dicho brazo se utilizara para tomar piezas y dejarlas en lugares específicos, es decir para seleccionarlas. Está compuesto por 4 articulaciones, de movimiento en los ejes X,X-Y,Y-Z, y en el eje Z.

CONSTRUCCION Y FUNCIONAMIENTO

Informaciones básicas El manejo de la máquina requiere un conocimiento de la estructura de la máquina y de los desarrollos funcionales. Familiarícese por ello con la estructura y el funcionamiento de la máquina, antes de que maneje la máquina. Estructura de la maquina

PINZA:

Componente final de sujeción, para los objetos, dicho componente está compuesto por tres piezas, las cuales hacen una apertura de la pinza de 20 cm aprox.

BRAZO:

Es la pieza media de nuestro brazo robótico, la cual le dará más alcance en el eje Y-Z y un ángulo aproximado de 15° hacia el eje X, o el piso.

ACOPLES:

Piezas para ajustar el servomotor con los brazos y antebrazos.

ANTEBRAZO:

Es la pieza más larga de nuestro brazo rotico, el cual le dará un 90% de alcance en el eje Y-Z.

SERVOMOTOR:

Un servomotor lo podremos ubicarlo en cualquier posición dentro de nuestro rango de operación, y mantenerlo estable en dicha posición. Componente que le daraq el movimiento a los eslabones o piezas mobiles.

MODOS DE OPERACION DEL ROBOT

La máquina se puede operar en los siguientes modos de operación:

• Automático: se controlara a través de la tarjeta anteriormente programada para que el proceso lo haga automático.
• Manual: el operador tendrá el mando de todos los movimientos que desea realizar a través de una serie de botones que tendrá disponibles.

ELEMENTOS DE MANDO

Informaciones básicas En este capítulo se describen los elementos de mando y rótulos de la máquina (interruptores, pulsadores, paros, etc.) requeridos por el personal operador para el adecuado manejo de la máquina.

Para detener de inmediato la maquina en casos de emergencia accione el botón paro de emergencia, la maquina se detendrá. Pulsador start: Para arrancar la maquina e iniciar el ciclo de producción accione el pulsador start y la maquina comenzara a trabajar de inmediato. Pulsador stop: Para detener la máquina de forma segura, accione el pulsador stop para abrir el paso de fluido eléctrico y garantizar que la maquina se detenga.

INSTRUCCIONES DE OPERACION

Este Capítulo describe los pasos a seguir que debe realizar el personal operador en la máquina. Los trabajos descritos sirven para la operación de la máquina en condiciones de seguridad. Esto permite además:  Garantizar la seguridad operacional.  Reducir los incidentes y, por tanto, prevenir los paros imprevistos durante la operación.

Objetivo del capítulo Este capítulo describe el modo en que debe operarse la máquina para garantizar una operación correcta. Estructura del capítulo Los apartados del capítulo "Operación" están organizados del siguiente modo:  Tabla "Estado de la máquina antes de las actividades descritas":  Estado en que debe encontrarse la máquina antes de que sea posible iniciar las actividades descritas a continuación.  Actividades a realizar o referencias a descripciones más detalladas (p. ej., manuales de operación de otras máquinas, manuales adjuntos a este manual de operación, etc.).

1.CONEXION TARJETA

Al tomar la tarjeta debemos realizar la conexión de cada uno de los componentes como en nuestro caso del cableado de los servomotores, el sensor de color y los joystick hacia nuestra tarjeta embed. En este caso energizaremos la tarjeta a 5VDC a través de nuestro puerto USB después de realizar las siguientes conexiones.

2.CONEXION SERVOMOTORES

Debemos conectar los cables de color ROJO que es la alimentación a 5VDC y CAFE que es nuestra tierra o negativo de nuestra protoboard de cada uno de los servo motores y el cable de color AMARILLO que es nuestra señal del servomotor conectarlo a las siguientes perifericos de la targeta.

PwmOut myservo1(PB_4);d5 BASE

PwmOut myservo2(PB_10);d6 IZQUIERDO

PwmOut myservo3(PA_8);d7 DERECHO

PwmOut myservo4(PA_9);d8 PINZA

• servomotor base PB_4 = D5

• servomotor izquierda PB_10 = D6

• servomotor derecha PA_8 = D7

• servomotor pinza PA_9 = D8

3.CONEXION TARJETA SENSOR DE COLOR

Debemos conectar los pines VCC a 5VDC y el GND a tierra o negativo de nuestra protoboard y los siguientes pines a los respectivos perifericos de la tarjeta.

S0, S1, S2, S3, OUT scolor_TCS3200 scolor(PA_8, PB_10, PB_9, PB_5, PB_8);

D2 D3 D14 D4 D15 scolor_TCS3200 scolor(PA_10, PB_3, PB_9, PB_5, PB_8);

• S0 PA_10 = D2

• S1 PB_3 = D3

• S2 PB_9 = D14

• S3 PB_5 = D4

• OUT PB_8 = D15

4.CONEXION DEL JOYSTICK

El joystick​ es un periférico de entrada que consiste en una palanca que gira sobre una base e informa su ángulo o dirección al dispositivo que está controlando. La tarjeta la alimentaremos con el cable de color MORADO en el pin VCC a 5VDC y el cable de color GRIS en el pin GND a tierra o negativo de nuestra protoboard.

JOYSTICK1

/Mueve Base y Eslabon Izquierdo/

AnalogIn analog1_value_x(A0);A0 POSICION X BASE

AnalogIn analog1_value_y(A1);A1 POSICION Y ESLABON INZQUIERDO

• A0 = A0
• A1 = A1

JOYSTICK2

/Mueve Eslabon Derecho y Pinza/

AnalogIn analog2_value_x(A2);A2 POSICION X ESLABON DERECHO

AnalogIn analog2_value_y(A3);

DigitalIn sw2(PB_6);D10 BOTON JOYSTICK 0-ABRE PINZA , 1-CIERRA PINZA

• A2 = A2
• PB6 = D10

COMUNICACION I2C

El protocolo I2C toma e integra lo mejor de los protocolos SPI y UART. Con el protocolo I2C podemos tener a varios maestros controlando uno o múltiples esclavos. Esto puede ser de gran ayuda cuando se van a utilizar varios microcontroladores para almacenar un registro de datos hacia una sola memoria o cuando se va a mostrar información en una sola pantalla. El protocolo I2C utiliza sólo dos vías o cables de comunicación, así como también lo hace el protocolo UART.

SDA – Serial Data. Es la vía de comunicación entre el maestro y el esclavo para enviarse información. SCL – Serial Clock. Es la vía por donde viaja la señal de reloj.

DISPLAY 16X2

El LCD(Liquid Crystal Dysplay) o pantalla de cristal líquido es un dispositivo empleado para la visualización de contenidos o información de una forma gráfica, mediante caracteres, símbolos o pequeños dibujos dependiendo del modelo. Está gobernado por un microcontrolador el cual dirige todo su funcionamiento. En este caso vamos a emplear un LCD de 16x2, esto quiere decir que dispone de 2 filas de 16 caracteres cada una. Los píxeles de cada símbolo o carácter, varían en función de cada modelo.

MODULO COMUNICACION I2C

El Módulo de interfaz serial I2C permite manejar tu pantalla LCD de una manera bastante fácil, algunos recursos del controlador Arduino son realmente limitados, este no permite conectar diferentes cantidades de sensores o tarjetas SD. Esta placa tiene un chip I2C PCF8574 que convierte datos en serie I2C a datos paralelos para la pantalla LCD.

SCL = D15 Señal de reloj

SDA = D14 Señal digital

VCC = 5VDC Salimentacion modulo

GND = GND Tierra

DIRECCION DEL MODULO

Dirección del dispositivo I2C: Este módulo puede trabajar en las siguientes direcciónes (0x20 ~ 0x27); un total de 8 display LCD pueden ser conectados en el mismo bus I2C de 2 cables, teniendo cada placa una dirección diferente. La dirección por defecto es 0X27 y puede ser cambiada por los pines A0 A1 A2.

El Módulo adaptador LCD a I2C que usaremos está basado en el controlador I2C PCF8574, el cual es un Expansor de Entradas y Salidas digitales controlado por I2C. Por el diseño del PCB este módulo se usa especialmente para controlar un Alfanumérico.

La dirección I2C por defecto del módulo puede ser 0x3F o en otros casos 0x27. Es muy importante identificar correctamente la dirección I2C de nuestro modulo, pues de otra forma nuestro programa no funcionará correctamente. Para identificar la dirección especifica de nuestro módulo podemos utilizar un pequeño sketch de prueba llamado: I2C Scanner, el cual nos permite identificar la dirección I2C del dispositivo conectado al Arduino. Si en caso existiera la necesidad de trabajar con más de un LCD podemos modificar la dirección I2C del modulo adaptador. Para esto es necesario soldar los puentes A0, A1 y A2 presentes en el módulo, estos tres puentes son los bits menos significativos de la dirección I2C del módulo. La dirección 0x3F en binario sería: 0|0|1|1|1|A2|A1|A0 y la dirección 0x27: 0|0|1|0|0|A2|A1|A0. Por defecto A0, A2, A1 valen 1 pero si soldamos los puentes, estos se conectan a tierra teniendo un valor 0. Por ejemplo si soldamos los tres puentes la nueva dirección sería 0|0|1|0|0|0|0|0 (0x20), para un chip que anteriormente era 0x27.

Luego de terminar nuestras respectivas conexiones a la tarjeta embebida nos dirijiremos a la terminal del usuario para realizar cada uno de los mandos que le pidamos que haga nuestro robot.

5.TERMINAL DE USUARIO

Coolterm

CoolTerm es una sencilla aplicación creada por Roger Meier que permite tener una terminal para nuestros puertos serie, su menú de configuración esta muy completo, permitiendo elegir desde una lista los puertos disponibles y seleccionar su velocidad y demás parámetros; despliega los datos recibidos tanto en ascii como en hexadecimal. Sin duda una gran aplicación para los que hacemos uso de este protocolo constantemente para conexión del ordenador con microcontroladores, módulos usb-serial, gps, controladores de servos, etc.

Al ingresar al coolterm debemos ingresar en OPCIONES y verificar que el COM sea con respecto a la tarjeta STM32 que estamos trabajando en nuestro caso la R446, tambien debemos tener en cuenta la velocidad de transmisión a la que vamos a trabajar en nuestro caso a 9600 y luego damos ACEPTAR.

al ingresar a cool term debemos de manadr los comando y telecomandos segun sea el caso:

Al tener el comando que queremos que el robot realice. vamos a la parte de CONNECTION y en la ventana que se desplaza le damos click en SEND STRING y nos arroja la pantalla para enviar el respectivo comando.

Al ingresar a la pantalla ELEGIMOS HEX para enviar un valor o dato en hexadecimal, luego obtendremos el movimiento deceado.