Diseño de prototipo del myRIO demobox para la demostración de las cualidades y características del dispositivo desarrollado por National Instruments

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería en Mecatrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electromecánica e Ingeniería Electrónica, 2014.National Instruments has been known for being a company that equips scientists and engineers with the necessary software and hardware tools to help improve and advance the development of new technologies in a faster and more efficient way. Thanks to this approach is that the NI myRIO has been developed, a device which is geared to students in their final year of engineering to use it in their final class projects or even in their graduation projects,all of this with the aim of facilitating students to develop applications of greater complexity. Because of the wide variety of fields in which the myRIO can be used it becomes difficult to show its capacities, that is why the necessity of creating a new device or application able to fully show many of these capabilities in a portable way arose. This new application or device had to use the less amount of hardware possible to work, and that is how the myRIO demobox was conceived. The demobox gathers together many of the applications that can be developed using the NI myRIO and shows its applicability in fields such as machine vision, automatic control, embedded systems, mechatronics, etc. This paper details the design of the myRIO demobox since it conception, possible apps to implement and the final design of the first prototype.Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Ingeniería en Electromecánica, Ingeniería en Electrónica; National Instrument

Identificación de las características biométricas de la mano humana mediante visión por computador para el diseño de un prototipo

El proyecto Identificación de las características biométricas de la mano humana mediante visión por computador para el diseño de un prototipo, se realizó con el fin de proponer unos descriptores válidos y un método adecuado de clasificación para optimizar la identificación biométrica de la mano y así designar los elementos adecuados para la realización de la propuesta de un prototipo. De acuerdo con esto, se diseñó un prototipo para obtener una base de datos con diferentes personas, para así sacar las características más relevantes que diferenciara las manos unas de otras, y de esta manera lograr identificarlas. La mayoría de dispositivos de adquisición de la geometría de la mano humana están basados en diseños por contacto lo cual es poco aceptado por los usuarios, ya que cuenta con problemas higiénicos (transmisión de gérmenes), sociales (en algunas naciones conservativas) y de seguridad (uso ilegal de huellas latentes en la superficie del sistema). Por esta razón el sistema que se diseñó, se enfocó en la adquisición de datos sin contacto mejorando las medidas de higiene, seguridad y el nivel de aceptación de los usuarios. Este sistema aparte de ser sin contacto contó con un sensor el cual ayudó a la adquisición de las características biométricas; este fue un sensor ultrasónico el cual le informaba al usuario si la mano estaba ubicada en una distancia deseada para la toma de la imagen, dándole a este sistema biométrico la confiabilidad adecuada para la realización del proyecto

Prototipo de mano mecatrónica para aplicaciones en robótica industrial

89 páginasOne of the principal limitations of industrial robots is directly related with the use of multiple final effectors, which are exchanged regularly in order to execute different tasks with the same robot. Considering the lost time while changing final effectors, this work is focused on the development of a final effector prototype of the mechatronic hand type, which could be used as a generic final effector on manipulating tasks. The prototype will permit the manipulation of different geometric volumes, emulating the human hand´s basic movements, which are operated by an instrumented glove or wirelessly through an android device.Una de las principales limitaciones que presentan los brazos robóticos industriales está directamente relacionada con el uso de múltiples efectores finales, los cuales se deben intercambiar para poder ejecutar diferentes tareas. Por lo anterior, el presente trabajo expone el desarrollo de un prototipo de elemento terminal, tipo mano mecatrónica, el cual puede ser implementado como efector final genérico en tareas de manipulación. El prototipo construido permite manipular diferentes volúmenes geométricos, emulando en sus movimientos básicos la mano humana. Además, éste puede ser operado por un guante instrumentado e inalámbricamente.PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a

Design and Construction of an Upper Limb Movement Emulation System through Electromyography (EMG)

A continuación, se describe en detalle el diseño y construcción de un sistema de emulación de movimiento de miembro superior a través de electromiografía no invasiva y redes neuronales artificiales. Implementando señales electromiográficas captadas mediante electrodos ubicados en el brazo del usuario y refinadas por un sistema de acondicionamiento de señal EMG que a su vez se encarga de enviar dichos bio-potenciales a un arreglo de dispositivos de control, de clase Arduino, los cuales poseen un programa de redes neuronales entrenados previamente en Visual Studio 2012, utilizando patrones de movimiento extraídos y definidos gracias al uso de un osciloscopio EMG digital. En este sistema, según los niveles y modelo del patrón, el control de la prótesis activa cada uno de los actuadores (motoreductores) gracias a secuencias de movimiento anteriormente definidas.Next, the design and construction of an upper limb movement emulation system through non-invasive electromyography and artificial neural networks is described in detail. Implementing electromyographic signals captured by electrodes located in the user's arm and refined by an EMG signal conditioning system that in turn is responsible for sending obtained bio-potentials to an array of control devices, Arduino class, which possess a program of neural networks previously trained in Visual Studio 2012, using extracted and defined movement patterns thanks to the use of a digital EMG oscilloscope. In this system, depending on the levels and pattern model, the control of the prosthesis activates each one of the actuators (motor-reducers) thanks to previously defined movement sequences.Pregrad

Construcción de un prototipo para el sistema de reciclaje de aguas grises en el hogar

El agua se ha convertido en un tema de interés, cada día se le presta más atención debido a su creciente escasez y sobre todo a la importancia que da esta para nuestra supervivencia, como parte fundamental de la vida se utiliza para satisfacer ciertas necesidades, dentro de las cuales se podría considerar algunas como desperdicio de agua potable, de aquí se presenta un problema que es desde donde nace nuestro proyecto, al observar y analizar estos aspectos y de cierta forma también analizar los beneficios que se podrían generar, si se le da una solución a esto mediante el uso de nuevas tecnologías, se propone un sistema de reciclaje de aguas grises, cuyo principal objetivo es el diseño y simulación que permita volver a utilizar este tipo de aguas, para lo cual fue necesario la ubicación de los principales puntos de captación en el hogar desde donde se pueden obtener aguas grises, procedentes de lavados en general como: cocinas, lavamanos, duchas, conteniendo detergentes, restos de alimentos, materia orgánica y otros contaminantes, se estudiaron las posibles necesidades dadas en sistemas de reutilización de aguas grises, y los diferentes esquemas realizados para el sistema, con el propósito de escoger el más adecuado. De acuerdo a los diseños eléctricos y mecánicos desarrollados en el proyecto de tecnología, se procedió a la compra de los elementos necesarios para la implementación del sistema, tales como: Bombas de agua, filtros, tanques de almacenamiento, etc.; una vez conseguidos los elementos se procedió a la instalación y adecuación de cada uno, como parte principal del funcionamiento se realiza la construcción de un filtro principal, se realizan las respectivas estructuras para que cada componente quede en su respectivo lugar, se ubican los sensores, y por último se realiza la conexión eléctrica del PLC, después se observan los resultados, los cuales cumplen con las expectativas esperadas, se incluyen imágenes y esquemas de todo el proceso de implementación mecánica y eléctrica del sistema, para un mejor entendimiento

Análisis cinemático y diseño de un mecanismo de cuatro barras para falange proximal de dedo antropomórfico

This paper shows the kinematic analysis and a parametric design methodology of the proximal phalanx for an anthropomorphic finger using a one degree-of-freedom. The mechanism design is done by taking ten positions from its output bar. A dynamic simulation is given using a CAD model to verify the feasibility of the mechanism results. Finally, we show the comparative analysis between kinematics numerically obtained and other experimental results.En este artículo, se presenta el análisis cinemático y una metodología de diseño paramétrico de la falange proximal para un dedo antropomórfico1 de un grado de libertad. El diseño del mecanismo se lleva a cabo, tomando diez posiciones de la barra de salida del mismo. Se presenta la simulación dinámica, utilizando un modelo de CAD para comprobar la factibilidad de los resultados obtenidos por el mecanismo. Por último, se muestra el análisis comparativo entre los resultados de la cinemática obtenidos numéricamente y los experimentales

Diseño y construcción de un mouse adaptado al miembro superior afectado con secuela de mano espástica

Con el objetivo de permitir el acceso a la tecnología de asistencia, este proyecto se centra en el diseño y construcción de un mouse adaptado al miembro superior afectado con secuela de mano espástica. La finalidad es brindar una herramienta de trabajo adaptada que permita la utilización de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) en el Ecuador. Para el desarrollo del diseño y construcción del prototipo del mouse, se inició con el estudio de varios mouses de asistencia para personas con secuela de mano espástica, basados en análisis de alternativas de materiales, acelerómetros y conectividad para la construcción. Estos conceptos se presentan en el capítulo 1. Basado en los conceptos recopilados en el capítulo 1, se genera la propuesta de 3 alternativas para el diseño del prototipo de mouse. Estas propuestas son evaluadas mediante tablas de calificación de criterios, las cuales permitieron seleccionar la mejor alternativa para el desarrollo de este proyecto. Además, basado en los criterios de la tabla de calificación, se selecciona el mejor material, microcontrolador, conectividad y acelerómetro. Estas selecciones de alternativas se presentan en el capítulo 2. Utilizando el software Blender, se diseñó el modelado en 3D para posteriormente realizar su correcta impresión en filamento flexible y PLA, los cuales fueron seleccionados mediante las tablas de calificación de materiales para este prototipo. Con el diseño del prototipo, se procede a la implementación en unión con los elementos mecatrónicos para el funcionamiento del prototipo. Este diseño y construcción se detalla en el capítulo 3. Para validar el funcionamiento del prototipo de mouse, se llevaron a cabo múltiples pruebas con pacientes que padecen la enfermedad de mano espástica. Estas pruebas arrojaron resultados positivos, como se muestra en el capítulo 4, lo cual demuestra el funcionamiento del prototipo. Finalmente, se presentan las conclusiones y recomendaciones de este proyecto.In order to enable access to assistive technology, this project focuses on the design and construction of a mouse adapted for the upper limb affected by spastic hand sequelae. The purpose is to provide an adapted work tool that allows the use of Information and Communication Technologies (ICT) in Ecuador. For the development of the mouse prototype design and construction, we began with a study of several assistive mice for individuals with spastic hand sequelae, based on analysis of alternative materials, accelerometers, and connectivity for construction. These concepts are presented in Chapter 1. Based on the concepts gathered in Chapter 1, a proposal for three alternatives for the mouse prototype design is generated. These proposals are evaluated using criteria rating tables, which allowed us to select the best alternative for the development of this project. Furthermore, based on the rating table criteria, the best material, microcontroller, connectivity, and accelerometer are selected. These alternative selections are presented in Chapter 2. Using Blender software, the 3D modeling was designed to subsequently ensure proper printing in flexible filament and PLA. These materials were selected using the material rating tables for this prototype. With the prototype design in place, the implementation in conjunction with mechatronic elements for the prototype's operation is detailed in Chapter 3. To validate the functionality of the mouse prototype, multiple tests were conducted with patients suffering from spastic hand disease. These tests yielded positive results, as shown in Chapter 4, demonstrating the prototype's functionality. Finally, the conclusions and recommendations of this project are presented

Diseño e implementación de mecanismo de prensión para mano robot antropomórfica

El presente trabajo trata sobre el acople cinemático del dedo pulgar al gripper robótico antropomórfico presentando en Aviles, debido a que este dedo por su ubicación se encuentra fijo por debajo de los otros dedos. Imposibilitando realizar dos tipos de movimiento, los cuales son: rotacional y de cierre. Propiedades que dan una alta importancia al momento de manipular objetos con precisión. Con este acople en el gripper le permitirá realizar diferentes tipos de configuraciones para el agarre de objetos y así poder ser acoplado como gripper en el robot UMNG1 u otros robots existentes. El acople cinemático del dedo pulgar implicará la aplicación conocimientos adquiridos en la disciplina profesional, especialmente en áreas relacionadas con: mecánica, electrónica, evaluación de proyectos de ingeniería y programaciónPregrad

Prototipo compacto de codo con movimientos integrados de flexión-extensión y prono-supinación: diseño mecánico

Diseñar y construir un nuevo prototipo de articulación de codo, optimizando los mecanismos para generar los movimientos de flexión-extensión y prono-supinación.Una amputación transhumeral puede causar daños a nivel psicológico y social, una persona que tiene este tipo de amputación debe usar lo más pronto posible un dispositivo protésico, con el fin de que pueda realizar las actividades de la vida diaria. En este trabajo se presenta el diseño de un nuevo prototipo de codo con movimientos de flexión-extensión y prono-supinación, que supere las deficiencias del prototipo anterior realizado por (Méndez, 2016). Y de esta manera construir un prototipo que satisfaga las necesidades de una persona con amputación transhumeral. Para el desarrollo del nuevo prototipo, inicialmente se establecen objetivos de diseño, donde se determina principalmente el torque y la velocidad máxima que deben tener tanto la articulación de codo como el rotador de muñeca. Estos objetivos de diseño se basan en actividades de la vida diaria. Para determinar el tamaño de la estructura del prototipo, se toma como referencia las medidas antropométricas del usuario y los perímetros corporales del cuerpo humano, para que el nuevo prototipo sea lo más parecido al miembro superior. En cuanto al peso, el prototipo deberá ser menor al porcentaje de masa corporal que representa el antebrazo con la mano. Como resultado se obtuvo que el torque continuo máximo de la articulación de codo es de 7,8 N¿m, con una velocidad máxima de 30 rpm, por otro lado, el rotador de muñeca tiene un torque máximo de 1,4 N¿m, con una velocidad máxima de 20 rpm. Lo cual es suficiente para realizar la mayoría de actividades de la vida diaria

Diseño y construcción de un prototipo de mano robótica con control de presión para el agarre de diferentes tipos de objetos

El presente trabajo de titulación está enfocado al diseño y construcción de un prototipo de mecanismo de mano robótica con control de presión para el agarre de diferentes objetos. Para la etapa del diseño se ha iniciado con un estudio fisiológico y anatómico de la mano, partiendo desde su sistema óseo, muscular y articular, ayudando a comprender de mejor manera los movimientos y funciones naturales de la mano, además de su importancia en actividades diarias para una persona normal. Con la ayuda del software Fusión 360 se realiza el diseño y construcción del prototipo de cada uno de los elementos del prototipo, se realiza los estudios estáticos los cuales permiten conocer el factor de seguridad y desplazamiento de las partes aplicando las fuerzas y momentos calculados. Para el correcto agarre de los objetos se realiza un control PID el cual permite tener una retroalimentación por medio de los sensores de presión, dando la presión que existe entre cada dedo y el objeto. Con esos datos adquiridos se envía la señal PWM a los servomotores para el agarre de la mano.The present degree work is focused on the design and construction of a prototype of a robotic hand mechanism with pressure control for grasping different objects. For the design stage, a physiological and anatomical study of the hand has begun, starting from its bone, muscle and joint system, helping to better understand the natural movements and functions of the hand, in addition to its importance in daily activities. for a normal person. With the help of Fusion 360 software, the design and construction of the prototype of each of the elements of the prototype are carried out, static studies are carried out which allow knowing the safety factor and displacement of the parts by applying the calculated forces and moments. For the correct grasping of the objects, a PID control is carried out, which allows feedback through the pressure sensors, giving the pressure that exists between each finger and the object. With these acquired data, the PWM signal is sent to the servomotors for the grip of the hand