Integración en PCB de la electrónica para el Scorbot-ER V+ y el Scorbot IX

Abstract

El objetivo de este proyecto es desarrollar una Placa de Circuito Impreso (PCB) que servirá como la electrónica de control para los brazos manipuladores de robots en el Laboratorio de Robótica de Ciencias Aplicadas y el Departamento de Ingeniería Informática y Sistemas de la Universidad de La Laguna. El proyecto se basa en un diseño alternativo para el circuito de control electrónico del brazo robótico 'Scorbot-ER V+', que fue implementado y probado en un proyecto anterior. El diseño original fue desarrollado por Ana Estévez Pérez y Carlos Javier Siverio Suárez en sus respectivos Trabajos de Fin de Grado. Este nuevo diseño tiene como objetivo mejorar la velocidad de comunicación con el robot utilizando un método de comunicación diferente en lugar de la comunicación serie utilizada por el fabricante. Posteriormente, se continuó el desarrollo de este diseño buscando una implementación en Placa de Circuito Impreso (PCB) por Oscar Jesús Díaz de la Fe y por Cristian Francisco Fariña Melián. Sin embargo, debido a la situación extraordinaria generada por el Covid-19, no se pudo realizar la implementación física de sus diseños. El objetivo principal de este proyecto es continuar el desarrollo de los diseños aportados en los citados Trabajos de Fin de Grado, e integrar el diseño alternativo de la electrónica de control en una placa de circuito impreso, mejorando sus características y dándole un aspecto más compacto y profesional. En última instancia, el proyecto tiene como objetivo reemplazar la electrónica de control actual del 'Scorbot-ER V+' con este nuevo diseño. El proyecto también implica probar el diseño electrónico y el software para controlar los movimientos del manipulador y su posible mejora. Además, se ha realizado un estudio exhaustivo de la adaptación de la electrónica para su uso con el brazo robótico 'Scorbot-ER IX'. El Laboratorio de Robótica del Departamento de Ingeniería Informática y Sistemas alberga actualmente los dos tipos de brazos manipuladores (ER-V+ y ERIX), y sería ventajoso si el nuevo diseño electrónico pudiera ser compatible con ambos brazos robóticos. Por lo tanto, se desarrollará una interfaz para establecer una conexión entre la nueva electrónica de control y los dos modelos de robot, que comparten estructuras y modos de funcionamiento similares. Una vez completado el diseño y la fabricación de las placas de circuito impreso, el proyecto entrará en una fase dedicada a examinar el software desarrollado en los trabajos originales. El objetivo es asegurarse de que cumpla con las funciones requeridas para el funcionamiento del brazo robótico. Esta fase implicará pruebas de diversas características en varios escenarios, prestando especial atención a los casos límite. Cualquier error o problema identificado se abordará y resolverá adecuadamente. Por último, la parte final del proyecto tiene como objetivo mejorar, en la medida de lo posible, el repertorio de las instrucciones existentes para el controlador del manipulador. El programa se desarrolla utilizando la placa de desarrollo Arduino y utiliza como lenguaje de programación 'C'. Se elegirá el lenguaje Python para facilitar la comunicación entre Arduino y la computadora. El programa actual carece de ciertas funciones clave y contiene instrucciones incorrectamente programadas. En consecuencia, una parte importante del proyecto se dedicará a completar y mejorar estas instrucciones.

The objective of this project is to develop a Printed Circuit Board (PCB) that will serve as the control electronics for the robotic manipulator arms in the Robotics Laboratory of the Department of Applied Sciences and the Department of Computer Engineering and Systems at the University of La Laguna. The project is based on an alternative design for the electronic control circuitry of the 'ScorbotER V+' robotic arm, which was implemented and tested in a previous project. The original design was developed by Ana Estévez Pérez and Carlos Javier Siverio Suárez in their respective Bachelor's Theses. This new design aims to improve the communication speed with the robot by using a different communication method than the serial communication used by the manufacturer. Subsequently, the development of this design was continued by Oscar Jesús Díaz de la Fe and Cristian Francisco Fariña Melián, with the intention of implementing it on a Printed Circuit Board (PCB). However, due to the extraordinary situation caused by Covid-19, the physical implementation of their designs could not be carried out. The main objective of this project is to continue with the development of the designs provided in the aforementioned Final Degree Projects mentioned above and to integrate the alternative design of electronic control in a printed circuit board, improving its performance and giving it a more compact and compact appearance. professional. Ultimately, the project aims to replace the current control electronics of the 'Scorbot-ER V+' with this new design. The project also involves testing the electronic design and software to control the movements of the manipulator and exploring possible improvements. In addition, an exhaustive study has been carried out on the adaptation of the electronics for use with the 'Scorbot-ER IX' robotic arm. The Robotics Laboratory of the Department of Engineering and Information Systems currently houses both types of manipulator arms (ER-V+ and ER-IX), and it would be advantageous if the new electronic design could be compatible with both robotic arms. Therefore, an interface will be developed to establish a connection between the new control electronics and the two robot models, which share similar structures and operating modes. Once the design and manufacturing of the printed circuit boards is complete, the project will enter a phase dedicated to examining the software developed in the original works. The objective is to ensure that it complies with the functions required for the operation of the robotic arm. This phase will involve testing various features in different scenarios, paying special attention to edge cases. Any bugs or issues identified will be addressed and resolved appropriately. Finally, the final part of the project aims to improve, as much as possible, the repertoire of existing instructions for the manipulator's controller. The program is developed using the Arduino development board and utilizes the 'C' programming language. The Python language will be chosen to facilitate communication between Arduino and the computer. The current program lacks certain key functions and contains incorrectly programmed instructions. As a result, a significant part of the project will be dedicated to completing and enhancing these instructions.