Desarrollo de una interfaz gráfica interactiva para el robot OpenBotv V1 en el entorno de MATLAB. (2022)
En este momento tecnológico, el área de investigación de los robots manipuladores está muy activa, ya que el impacto que han tenido en el desarrollo de la automatización y optimización de procesos ha sido gigantesco. Esto gracias a la mejora en las velocidades de procesamiento, la evolución de los sistemas embebidos, los avances en la miniaturización electrónica e, incluso, la impresión 3D, por solo mencionar algunos hechos relacionados. La robótica de manipuladores, y su estudio con unidades prácticas, se ha empezado a incluir en los programas de ingeniería electrónica y otras ingeniería afines en las últimas dos décadas. Siendo un área de alto interés entre los estudiantes ansiosos por conocer como funciona la electrónica y demás conceptos matemáticos detrás de los robots de hoy día. Específicamente, en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, hace algunos años el Laboratorio de la Facultad de Ingeniería inició una inversión elevada en equipos de laboratorio orientados al control y la robótica móvil, entre ellos el robot manipulador OpenBotv V1 de la empresa ROBOTICS 4.0, que cuenta con 6 grados de libertad, conexión serial y bluetooth, entre otras características. Con la inclusión de la electiva intrínseca de Robótica Móvil se le ha dado uso a la mayoría de los equipos que componen el laboratorio. Sin embargo, el robot OpenBotv V1 no ha sido tan utilizado, debido a los riesgos inherentes que pueden generar el uso inadecuado del equipo, teniendo en cuenta el costo elevado del mismo, además de las limitaciones de acceso a los diversos equipos que se dio por más de año y medio a consecuencia de la pandemia del COVID-19. Justamente, ese auge y los retos que supone, hace que la robótica de manipuladores sea una temática que bien vale la pena ser estudiada y explorada por estudiantes de ingeniería electrónica. Sin embargo, los primeros acercamientos a estos robots, bien puede hacerse no solo de forma teórica, sino a partir de simuladores que le den confianza a la persona en formación, para posteriormente iniciar el trabajo con el manipulador real. El robot OpenBotv V1 tiene una amplia variedad de posibilidades de comunicación por PC mediante distintos entornos como Matlab, LabView, C++, Java, Python y ROS. También se dispone de una interfaz gráfica para teléfonos móviles, desde la cual se pueden lograr desarrollar algunos movimientos básicos con el robot. Sin embargo, para lograr el trabajo adecuado con el robot, además de descargar algunas librerías y configurar algunos componentes de software de forma adecuada, es indispensable tener en cuenta en la programación las limitaciones de giro de cada una de las diversas articulaciones, con el fin de no generar comportamientos inesperados de los motores y por ende del robot como tal. Justamente la necesidad de tener en cuenta las características del robot, nos llevaron, de la mano del fabricante del Openbot V1, a plantear la posibilidad de diseñar e implementar una interfaz gráfica que permita el trabajo de forma más segura con el robot. Buscando familiarizar a los estudiantes con los conceptos asociados a la cinemática del robot manipulador Openbotv1 y minimizar los riesgos que pueda presentar el uso del equipo por personal inexperto, se propuso desarrollar una interfaz gráfica interactiva, que permita simular el comportamiento cinemático del robot, con características lo más cercanas posibles a las del equipo real, que permita a los estudiantes, y a los usuarios en general del Openbotv1, afianzar conceptos sobre el manipulador, con el fin de validar su adecuado funcionamiento y la conveniencia de implementar ciertas instrucciones en el equipo real. Adicionalmente, se busca logró una conexión del robot a la interfaz, de forma transparente para el usuario, de forma que todo lo simulado sobre la interfaz puede ser descargado para implementación sobre el robot real. La interfaz que se planteo desarrollar está orientada a que los usuarios del Openbotv V1 tengan una herramienta para validar cálculos de cinemáticas directas e inversas de cinco configuraciones del robot, el espacio de trabajo del robot en sus diferentes configuraciones, la generación de trayectorias a través de polinomios cúbicos y el cálculo de velocidades adecuadas para ir de un punto a otro. Todo lo anterior, tanto por simulación, como en implementación, a través de la comunicación de la interfaz con el robot real.