Procedimiento y descripci�n de las actividades realizadas

Ya que los fines de este proyecto se orientan a prop�sitos did�cticos y de investigaci�n, una de las principales actividades y la primera en realizarse fue la recopilaci�n de informaci�n acerca de los diversos componentes con los que cuenta el robot.

La investigaci�n se aboc� principalmente sobre libros existentes en la biblioteca del Instituto, as� como en la red Internet, donde se encontraron grandes recursos sobre rob�tica, circuitos de control de motores, diferentes interfases de la computadora, programaci�n, reconocimiento y s�ntesis de voz, entre otros.

El proyecto se realiz� en tres fases distintas que posteriormente se conjugar�an y formar�an el proyecto final; estas fases son: La etapa de desarrollo del software, la etapa de desarrollo de la circuiter�a de control, interfaz, y toda la parte electr�nica en su conjunto y la etapa de desarrollo de los elementos mec�nicos.

Desarrollo del software

El desarrollo del software se realiz� de la siguiente forma:

Antes que todo se eligi� el lenguaje de programaci�n adecuado, analizando las ventajas y desventajas de los diferentes lenguajes, de esta selecci�n se desecharon desde el principio los lenguajes en MS-DOS por la pobre interfase que ofrecen hacia el usuario. De los lenguajes que restaban: Visual Basic, Visual C y Delphi, se eligi� el Visual Basic.

Como el proyecto demandaba el uso de una c�mara, se investigaron las posibles formas de insertar la imagen de video en forma de ventana en la pantalla del monitor de manera que quedar incluida en la interfaz del programa.

Se determin� como sacar datos por las diferentes interfases de Windows por medio de un programa visual. Posteriormente se hicieron pruebas con las salidas de interfaz de la computadora, puertos 300h y paralelo, para conocer respuestas y limitaciones de dichos puertos ante el lenguaje.

Se implement� un control del JoyStick mediante el uso de las API del sistema operativo Windows.

Se dise�� la interfaz de la forma mas familiar y sencilla posible, con el menor n�mero de controles no gen�ricos para no afectar as� el desempe�o del programa.

Se prob� el Algoritmo de reconocimiento y s�ntesis de voz de Microsoft (solo disponible en ingles).

Se determin� que aunque el reconocimiento y s�ntesis de voz de Microsoft eran buenos el lenguaje era una limitante importante, por lo que se determin� en tratar de buscar algoritmos que ofrecieran reconocimiento y s�ntesis de voz en el idioma espa�ol.

Se hicieron pruebas con el software �ViaVoice� de IBM que acepta reconocimiento de voz en espa�ol y se obtuvieron resultados satisfactorios.

Se implement� un asistente virtual para darle mas realce y facilidad de manejo al programa, esto gracias a la tecnolog�a �Microsoft Agent� (similar a la empleada en �Microsoft Office�). Todos los pasos anteriores se hicieron en programas independientes, esto quiere decir que se hizo un programa para cada etapa y al empezar otra se iniciaba un programa nuevo.

Se procedi� a conjugar las diferentes tecnolog�as, primero el reconocimiento y s�ntesis de voz con el asistente, para posteriormente incluirlos en la interfaz final del programa.

Se implementaron los comandos que voz que provocar�an un movimiento f�sico en el robot.

Se probo el correcto funcionamiento de estos, con unos LED como indicadores de salida presente, sin conectar a�n el modelo real o brazo.

Por ultimo se conjug� lo que se tenia con la c�mara de video, para tener la percepci�n del entrono del robot.

Desarrollo de la Circuiter�a y la Interfaz

El desarrollo de la Circuiter�a y la Interfaz se realiz� de la siguiente forma:

Ya que la fuente de potencia mec�nica disponible estaba constituida por motores principalmente, se dise�� primero el circuito de control adecuado para el tipo de motor.

Se procedi� a armar el circuito de control m�s adecuado para este sistema el cual es el Puente H de semiconductores.

Se emple� un Puente H Integrado el cual se obtuvo de la compa��a �National Semiconductors�, pero debido al insuficiente suministro de potencia proporcionada a los motores ocasionado por el manejo limitado de corriente de dicho dispositivo se opt� por implementar un circuito puente H dise�ado con transistores Darlington de potencia.

Se prob� el circuito con carga y se aliment� con diferentes fuentes de voltaje para determinar cual era la m�s confiable.

Ya obtenido un circuito de control apropiado se arm� otro similar destinado a utilizarse en otras partes del mecanismo.

Con el fin de transferir las se�ales de control de la PC hacia los circuitos de control, se dise�o un circuito de acoplamiento basado principalmente en optoacopladores con diodo LED/Fototransistor.

Se procedi� a dise�ar un sistema de sensores para determinar el posicionamiento de las partes mec�nicas ya impulsadas con los circuitos de control previamente realizados.

A continuaci�n se acoplo la se�al de los sensores directamente a la PC por medio de cables y conectores apropiados para cada se�al

Desarrollo de la Parte Mec�nica

El desarrollo de la Parte Mec�nica se realiz� de la siguiente forma:

Designar el tipo de configuraci�n a emplear y el grado de libertad de la misma Dise�ar el modelo teniendo en cuenta las dimensiones, la potencia a proporcionar, el trabajo a desarrollar y las condiciones de ambiente de trabajo en que se puede ubicar el modelo.

De los materiales disponibles se seleccion� los que presentaron mejores caracter�sticas para nuestro modelo, en cuanto a forma y resistencia de los mismos principalmente. Ya que el modelo cuenta con diferentes mecanismos como son principalmente la barra de extensi�n, la base articulada, y los mecanismos que impulsan a los mismos, se procedi� a armar la barra de extensi�n con todos su elementos que le permiten deslizarse.

A continuaci�n se mont� sobre la base la barra de extensi�n y se colocaron los elementos necesarios para su articulaci�n. Se desarrollaron los elementos necesarios para el movimiento de las partes articuladas y se probaron diferentes configuraciones, la mejor fue la basada en el mecanismo de tornillo sinf�n.

Se hicieron pruebas haciendo funcionar todos los mecanismos con el fin de verificar que realizaban el trabajo. Se corrigieron todos los defectos en cuanto a la fabricaci�n y el dise�o de los mecanismos hasta obtener el desempe�o requerido.

Ya obtenido el modelo mec�nico articulado, se procedi� a incorporar la fuente de potencia constituida por los motores el�ctricos y acoplarlos adecuadamente, fabricando todos los elementos necesarios para su colocaci�n estrat�gica en el modelo.

Se procedi� a realizar pruebas con las partes ya integradas, para verificar el funcionamiento conjunto de las mismas.

Se hicieron las modificaciones y correcciones pertinentes para el buen funcionamiento del modelo, remplazando en algunas ocasiones partes da�adas o redise�ando algunas.

Ya comprobado el correcto funcionamiento se implementaron los sensores de todos los movimientos determinando el lugar apropiado para su colocaci�n y el dise�o del mecanismo adecuado para acoplarlos al conjunto mec�nico.

Habiendo comprobado el desempe�o de la parte mec�nica con la fuente de potencia y con los dispositivos sensores se procede ahora a asegurar todas las partes y fijar el cableado con conectores y tuber�a apropiada, no solo por est�tica, sino por seguridad y evitar mal funcionamiento.

Despu�s de haber desarrollado las etapas del Software, Circuiter�a y Parte Mec�nica, se procede a integrar estas etapas para su posterior prueba ya como un conjunto, como se muestra en la siguiente figura.

Estructura del robot y todos sus elementos

Circuito de control; formado por la etapa de potencia, optoacopladores, cables y conectores

Puertos de entrada/salida; Utilizando el puerto midi-game y el puerto paralelo de la PC Computadora. Se procede a la calibraci�n de los sensores, y se prueba el correcto accionamiento del mecanismo a los comandos de la computadora.