ANEXO E: MANUAL DE HARDWARE

CONTROL DE UN BRAZO ROBÓTICO POR MEDIO DETECNOLOGÍAS WEB

MANUAL DE HARDWARE

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

Por:

Manuel Ballesteros Corzo

VERSIÓN 0

CONTENIDO

1. Descripción del manipulador2. Composición del brazo robótico2.1 Base Giratoria2.2 Brazo y antebrazo2.3 Muñeca2.4 Pinza3. Descripción de la tarjeta de control3.1 Accesorios

1. Descripción del manipulador

Se trata de un robot antropomórfico de 5 grados de libertad con un rango degiro para cada articulación de 0 a 180 grados, de dimensiones

reducidas (aproximadamente 55 cm de alto x 12 cm de anch o) y un pesoque no supera los 4 kilogramos.

2. Composición del manipulad or

El brazo robótico lo conforman 5 partes principales, base, brazo,antebrazo, muñeca y pinza. La siguiente figura muestra los elementos quecomponen el manipulador.

Composición del brazo robótico

2.1 Base giratoria

La base giratoria del robot s e compone de seis partes principales. Laprimera es el elemento más grande y es donde se fijará las siguientespiezas y la parte electrónica del proyecto. La segunda, tercera y cuartaconforman parte del soporte de la estructura y la base donde se fija elservo, para evitar que se mueva.

Base Giratoria

Tabla 1. Elementos de base giratoria

Etiqueta Descripción1 Base principal2 Disco de anclaje 13 Soporte para fijar el servomotor de la base4 Disco de anclaje 25 Disco giratorio6 Pestaña soporte para el servomotor del hombroA Servomotor para la baseB Servomotor para el hombro

Por último se encuentra el disco giratorio que se localiza conectado a laflecha del servo de la base. Este disco esta unido a la sexta pieza quesirve como soporte al servomotor del hombro y une la base con el restodel manipulador. El disco se desliza sobre la cuarta pieza por medio debalines ubicados en la franja maquinada para tal fin, facilitando el

desplazamiento giratorio y disminuyendo el torque realiz ado por elservomotor de la base.

2.2 Brazo y antebrazo

El antebrazo es la parte que se encuentra del codo a la muñeca y seconstruyo con la unión de dos servos por medio de dos placas paralela ssin movimiento.

Antebrazo

El brazo es la parte que se e ncuentra del hombro al codo. Esta parte, aligual que el antebrazo, se construyó mediante la unión de servos.

Brazo

2.3 Muñeca

En la construcción de la muñeca se utilizaron 5 placas, dos de ellas seacoplan al servomotor que une la muñeca al anteb razo, y las tresrestantes sirven de sostén para el servomotor q ue gira la pinza.

Muñeca

2.4 Pinza

Para la pinza, se utilizaron 6 piezas. Dos de ellas sirven de acople con lamuñeca y soporte del servo que abre y cierra la pinza y las cuatro piezasrestantes conforman la tenaza que se utiliza como elem ento de sujeción.

Figura 48. Pinza

3. Descripción de la tarjeta de control

La tarjeta de control se basa en el PIC 16F628A de microchip . Lacomunicación PC/Manipulador se realiza a través del protocolo decomunicaciones RS-232, utilizando para tal fin, el circuito integradoMAX232, con el cual, se elevarán o atenuar las señales requeridas en losniveles de transmisión. La alimentación del circuito esta conformada poruna entrada de 6 voltios para los servomotores, y una de 5 voltios para elmicrocontrolador. La tarjeta cuenta con 6 salidas que controlan lasarticulaciones y la pinza del robot, un pulsador que me permite reiniciar elprograma de control y las respectivas ent radas para la alimentación y elDB9 (conexión al puerto serial).

Tarjeta de control

Tabla 2. Lista detalle (Tarjeta de control)

Nº Bloque o Componente1 Entrada para conexión al puerto serie2 Circuito Integrado MAX2323 Microcontrolador 16F628A4 Entrada de alimentación para los servos (6 V)5 Entrada para Led Indicador de estado (on / off)6 Tierra del circuito (Ground)7 Entrada de alimentación para el PIC (5 V)8 Indicador de colores para conexión de servos (bloque 8)9 Oscilador de 4 MHz

10 Entrada para Led indicador de recepción de datos (puerto serie)11 Entrada para pulsador, reset (tarjeta de control)12 Circuito para conexión del MAX232 (bloque 12)13 Circuito para el Microcontrolador 16F628A (bloque 13)14 Entradas para servos (bloque 14)15 Circuito de alimentación para la tarjeta (bloque 15)

El bloque 8 ayuda visualmente al usuario en la conexión de los servos. Asi mismo, esta impreso en la cara superior de la placa etiquetas, queindican por medio de números y letras, el nombre de la entradas de latarjeta y los rótulos para la alimentación de la t arjeta como se ve acontinuación.

Impresión cara superior de la placa

3.1 Accesorios

La conexión de la tarjeta con el puerto serie, los cables de conexión deservos y la caja externa del circuito, son accesorios propios de la tarjeta.En la siguiente figura se hace referencia a ellos y la ta bla 3 los detalla.

Figura 49. Accesorios de la tarjeta

Tabla 3. Lista detalle (Accesorios de la tarjeta )

Índice DescripciónA1 Conexión a la tarjeta (servo)A2 Conexión al servoB1 Conexión a la tarjeta (puerto serie)B2 DB-9 conexión al puerto serie1 Entrada para conexión al puerto serie2 Interruptor de encendido3 Led Indicador de estado (on / off)4 Entrada para la alimentación del PIC (5 V)5 Led indicador de recepción de datos (puerto serie)6 Entrada para la alimentación de los servos (6 V)7 Pulsador, reset (tarjeta de control)8 Entradas para conexión de servos

Note que los elementos referentes a los índices A1 y A2 (cable deconexión tarjeta-servos) tienen guías de colores, además el cableutilizado para conectar el puerto serie utiliza componentes (DB9 y mol)que solo se pueden conectar de una forma específica, facilitando laconexión de los accesorios. La siguiente figura muestra la conexión entrela tarjeta de control y la caja externa.

Conexión (tarjeta, caja externa)

ANEXO F: MANUAL DE SOFTWARE (APLICATIVO SOCKET -JAVA)

CONTROL DE UN BRAZO ROBÓTICO POR MEDIO DETECNOLOGÍAS WEB

MANUAL DE SOFTWARE (APLICATIVO SOCKET -JAVA)

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

Por:

Manuel Ballesteros Corzo

VERSIÓN 0

CONTENIDO

1. Descripción del aplicativo Socket -Java2. Acceso al aplicativo Socket -Java3. Interfaz gráfica (aplicación S ocket-java)4. Servidor Socket-Java5. NetMeeting5.1 Realizar una llamada con NetMeeting5.2 Configuración de video en NetM eeting

1. Descripción del aplicativo Socket -Java

Para la comunicación de la máquina Cliente -Socket y la máquina Servidor -Socket, se utilizó una página Web que contiene un Applet para la interfazgráfica del aplicativo. Esta página esta alojada en un servidor Web externo.

Diagrama en bloques (Aplicativo Socket -Java)

En la figura anterior se muestra el diagrama en bloques del aplica tivoSocket-Java. El router (enrutador en español) es un dispositivo de hardwarepara interconexión de red de computadoras que opera en la capa tres ( nivelde red). Este dispositivo permite asegurar el enrutamiento de paquetesentre redes o determinar la ruta que debe tomar el paquete de datos,podríamos resumir su función en el proyecto, como el mediador entreInternet y una red local interconectada.

La transmisión de imágenes por Internet se lleva a cabo a través delsoftware Netmeting. El programa debe estar abierto tanto e n la máquina del

cliente como en la máquina del servidor, y la llamada para video -conferencia debe ser contestada por la parte solicitada ya sea la maquina -cliente o la maquina-servidor, es decir, el cliente puede enviar la peticiónpara video-conferencia o lo puede hacer el servidor.

Para gobernar los servos que mueven la s articulaciones del robot, se utilizauna tarjeta de control, la cual se encarga de enviar los datos recopiladospor el programa Servidor -Socket al brazo robótico.

2. Acceso al Aplicativo Socket-Java

Para acceder a la aplicación ha de digitarse en el formulario la clavecorrecta y pulsar el botón ‘Acceder’, la siguiente figura muestra elformulario de acceso al aplicativo Socket -Java.

Acceso al aplicativo Socket -Java

3. Interfaz gráfica (aplicación Socket -Java)

Applet (aplicación Socket -Java)

La figura anterior muestra el applet utilizado en la aplicación. El botón“ON/OF” activa o desactiva el mando del manipulador, también puede servirpara volver a la posición inicial del robot (reset). El menú “PASO -ÁNGULO”me da la opción de escoger entre 4 valores (5, 10, 15, 20), el paso delángulo es decir, al pulsar alguno de los botones ”INCREMENTA ÁNGULO”ó “DECREMENTA ÁNGULO”, aumentará o disminuirá el v alor del ángulode los servos según la cantidad escogida, por defecto dicha cantidad es 5.Los “BOTONES DE ACTIVACIÓN (SERVOS)”, se encargan de gestionar lafuncionalidad de los 6 servomotores utilizados en el manipulador. El valordel ángulo de cada servo se visualiza en el bloque “MONITORES” ydependiendo del color hará caso o no a los controles “INCREMENTAÁNGULO” ó ”DECREMENTA ÁNGULO”; por ejemplo, si se oprime una vez

el botón Q1 y el botón Q6 el applet las casilla con etiquetas Q1 y Q6 delbloque “MONITORES” cambiarán al color azul, indicando que su valorpuede ser modificado al presionar los controles para incrementar odecrementar los ángulos (“BOTON INCREMENTA”, “BOTONDECREMENTA”). Si se volviese a oprimir Q1 y Q6 entonces las casillasvolverán al color celeste, y ya no responderían a los controles (“BOTONINCREMENTA” ”BOTON DECREMENTA”) como lo hacían anteriormente.

4. Servidor Socket-Java

Para que la aplicación funcione correctamente el programaServidor_Socket-Java debe estar funcionando en e l lado del servidor(donde esta conectado el robot), para ello se debe dar click sobre elicono del manipulador, el cual aparece en el escritorio del PC como semuestra en la siguiente figura.

Icono del programa Servidor_Socket -Java

5. NetMeeting

NetMeeting es una utilidad de telefonía que nos permite establecerconferencias en tiempo real en Internet con otras personas. Este softwareviene incorporado de forma gratuita con Windows XP.

Las características de NetMeeting hacen posible realizar llamadasmediante servidores de directorio, servidores de conferencia y páginasWeb. NetMeeting permite que resulte más fácil realizar llamadas a travésde Internet, la intranet de una organización, e incluso de un teléfono.

Se puede utilizar NetMeeting para envia r a los otros participantes en unaconferencia su imagen. Para enviar una imagen de vídeo, necesitará unatarjeta de captura de vídeo y una cámara, o una cámara que admita Vídeopara Windows.

Aunque no se tenga un sistema de vídeo, podrá recibir y ver las imágenesque le envíen. Si bien es cierto, que en una conferencia pueden participarvarias personas, sólo es posible intercambiar imágenes de vídeo con unade ellas.

5.1 Realizar una llamada con NetMeeting

Para realizar una llamada se ejecutan los siguie ntes pasos:

- Se va a la barra direcciones y se escribe un correo electrónico, elnombre del equipo, un número de teléfono o una dirección IP.

- Se presiona el botón ’Llamar’.

La figura a continuación, muestra la barra de direcciones y el botón parallamar del programa NetMeeting.

Iniciar llamada (NetMeesting)

5.2 Configuración de video en NetM eeting

Para configurar el video en NetMeeting, se hará doble click sobre‘Opciones…’ del menú ‘Herramientas’, luego abrimos la pestaña ‘Video’que desplegará una imagen similar a la figura que se muestra acontinuación.

Configuración de video (NetMeeting)

Para activar la cámara, debes presionar el botón ’Ini ciar video’.

Activación de cámara Web (NetMeeting)

ANEXO G: MANUAL DE SOFTWARE (APLICATIVO AJAX)

CONTROL DE UN BRAZO ROBÓTICO POR MEDIO DETECNOLOGÍAS WEB

MANUAL DE SOFTWARE (APLICATIVO AJAX)

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

Por:

Manuel Ballesteros Corzo

VERSIÓN 0

CONTENIDO

1. Descripción del aplicativo AJAX2. Acceso al aplicativo3. Validación de usuario4. Ingreso de nuevos Usuarios5. Interfaz gráfica (aplicación AJAX )6. Manejo del Servidor (aplicaci ón AJAX)6.1 Inicio del aplicativo6.2 Detener aplicativo6.3 Reiniciar aplicativo6.4 Programa ScreenShot6.5 Programa Imp_Port_Serial7. NetMeeting7.1 Configuración de video en NetMeeting

1. Descripción del aplicativo AJAX

Diagrama en bloques (aplicativo con modelo AJAX)

La figura anterior muestra el diagrama en bloques de la aplicación contecnología AJAX. El aplicativo lo c omponen varios programas dediferentes lenguajes, que funcionan conjuntamente para que se efectúe lacomunicación entre el cliente y el servidor. La interfaz de usuario se

programo en HTML y JavaScript, además en este último lenguaje sehacen las peticiones al servidor sin tener que recargar la página gracias ala tecnología AJAX. La interfaz está compuesta por una página, quemuestra simultáneamente la interfaz de usuario y las imágenes captadaspor la cámara Web.

En el lado del servidor se encuentran los programas necesarios paragestionar las peticiones del cliente, entre ellos podemos destacar, unabase de datos que sirve para validar el usuario que desee entrar alaplicativo, un programa realizado en java para capturar imágenes de laWebCam, y una página *.JSP que procesa los datos enviados por elcliente.

2. Acceso al aplicativo

Para iniciar una nueva sesión con el aplicativo implementando el ModeloAJAX se sigue el siguiente algoritmo.

Página de Inicio

No SiMozillaFirefox

Página MozillaFirefox No Si

Login

Errorpassword

Aplicativo

Diagrama de flujo para el ing reso al aplicativo con Modelo AJAX

La página de inicio contiene un programa en JavaScript que me detecta siel navegador es Mozilla Firefox. Si no lo es, redirecciona la página al lugar de

descarga del navegador (es gratuito y uno de los más veloces). Si lo es,entonces se carga la página de validación de usuario (Login), en este puntopueden pasar dos cosas. Si el usuario y la contraseña son correctos

entonces se accederá al aplicativo, si no lo son, me mostrará un mensajede error y volverá a recargar l a página de Login.

3. Validación de usuario

Para la validación de usuario, se utiliza una base de datos creadamediante la herramienta PostgreSQL. En ella, se registran los usuarioscon su respectiva contraseña. Un algoritmo permite que se utilice elaplicativo por un usuario a la vez, evitando el problema de tener variassesiones controlando el brazo robótico.

Validación de usuario (aplicación AJAX)

La figura anterior muestra los campos que debe llenar el usuario parapoder ingresar al aplicativo.

4. Ingreso de nuevos usuarios

Para ingresar los datos de un nuevo usuario, se debe realizar accediendoa la aplicación, mediante una persona ya registrada, escogiendo en elmenú “Registrar Personas” como se muestra en la siguiente figura .

Menú de aplicación AJAX

Luego se realiza el proceso de ingreso de nuevo usuario, completando loscampos referenciado para tal fin.

Ingreso de usuario (Aplicación AJAX)

5. Interfaz gráfica (aplicación AJAX )

La interfaz gráfica no es más que un formulario HTML dentro de unatabla, este se encarga de recolectar la información y enviarla al servidorcada vez que se oprimen los botones de control “INCREMENTAANGULO”, “ON/OFF” ó ”DECREMENTA ANGULO”.

Interfaz gráfica (aplicativo con modelo AJAX)

La figura anterior muestra la interfaz utilizada para la aplicación. El botón“ON/OF” activa o desactiva el mando del manipulador, también puede servirpara volver a la posición inicial del robot (reset). El menú “PASO -ÁNGULO”me da la opción de escoger entre 4 valor es (5, 10, 15, 20), el paso delángulo es decir, al pulsar alguno de los botones ”INCREMENTA ÁNGULO”

ó “DECREMENTA ÁNGULO”, aumentará o disminuirá el valor del ángulo delos servos según la cantidad escogida, por defecto dicha cantidad es 5. Los

“BOTONES DE ACTIVACIÓN (SERVOS)”, se encargan de gestionar lafuncionalidad de los 6 servomotores utilizados en el manipulador. El valor del

ángulo de cada servo se visualiza en el bloque “MONITORES” ydependiendo del color hará caso o no a los controles “INCREMENT AÁNGULO” ó ”DECREMENTA ÁNGULO”; por ejemplo, si se oprime una vez

el botón Q1 y el botón Q6 el applet las casilla con etiquetas Q1 y Q6 delbloque “MONITORES” cambiarán al color amarillo , indicando que su valorpuede ser modificado al presionar los contr oles para incrementar odecrementar los ángulos (“BOTON INCREMENTA”, “BOTONDECREMENTA”). Si se volviese a oprimir Q1 y Q6 entonces las ca sillasvolverán al color gris , y ya no responderían a los controles (“BOTONINCREMENTA” ”BOTON DECREMENTA”) como lo ha cían anteriormente.

6. Manejo del servidor (aplicativo AJAX)

En el lado servidor, pueden ocurrir fallas que si bien se solucionarían deforma fácil reiniciando el aplicativo, tomarían un tiempo indeseableademás de entorpecer la comunicación Cliente/Servi dor. Estas fallas,pueden ser detectadas y manejadas conociendo los programasinvolucrados en el procesamiento de la información, así, el encargado demanejar el servidor, resolvería de forma ágil y eficiente los problemas quepuedan presentarse mientras el servidor este en funcionamiento.

En este apartado además de explicar la forma en que se pone en marchael servidor, se contemplarán las fallas más comunes del aplicativo y comose debe proceder ante ellas.

6.1 Inicio del aplicativo

Para iniciar la aplicación basta con ir al menú de ‘Inicio’ luego escoger laopción ‘Todos los programas’ y dar click en ‘Brazo_Web’, finalmente en elsubmenú desplegable, se hará click sobre ‘In iciar Brazo Web’. La figura acontinuación muestra el proceso .

Inicio del aplicativo AJAX

Con lo anterior se ejecutan cuatro procesos simultán eamente, se inicia elservidor Jakarta, se ejecutan los programas encargados de la captura deimágenes y manejo del puerto serial, además se inicia el soft ware paravideoconferencias NetMeeting. Este último, se utiliza para manejar lacámara Web, es decir para capturar video y mostrarlo en el PC, sin sernecesario establecer comunicación por me dio de la dirección IP.

6.2 Detener aplicativo

Para finalizar el aplicativo, se debe detener el servidor Jakarta; para elloha de desplegarse el menú que aparece al seleccionar ‘Brazo_Web ’ yescoger en el submenú ‘Programas’ la opci ón ‘Stop_Tomcat’. Losprogramas restantes se finalizan manualmente.

Detener Aplicativo AJAX

6.3 Reiniciar aplicativo

Teniendo en cuenta que los procesos del aplicativo estén funcionando,reiniciar el aplicativo eq uivale a reiniciar el servidor Jakarta. Sin embargo,esto acarrearía un tiempo indeseado además de entorpecer lacomunicación Cliente/Servidor por lo que reiniciar el aplicativo se tomacomo última opción.

Para el reinicio, se deben realizar dos operaciones específicas:

- Detener el servidor Jakarta- Iniciar el servidor Jakarta

Para detener el servidor Jakarta, se realiza el mismo proceso que se ha ceal detener el aplicativo AJAX , pero sin finalizar el software NetM eeting ylos programas para capturar imágenes e imprimir sobre el puerto serie.

Siguiendo una ruta similar a la mostrada en la figura de la sección 5.2, seinicia el servidor Jakarta pero esta vez, seleccionando la opción‘Start_Tomcat’ como se muestra a continuación .

Inicio del servidor Jakarta

6.4 Programa ScreenShot

Este programa se encarga de capturar las imágenes tomadas a través dela cámara Web. Uno de los problemas más co munes es que falle latransmisión de imágenes, en tal caso se finaliza el programa ScreenShotcerrando la ventana que lo contiene y se vuelve a iniciar el programacomo se muestra en la siguiente figura.

Inicio del programa ScreenShot

La captura de imágenes no se hace directamente de la cámara Web, porlo que es imprescindible la ubicación de la ventana que muestra el videoen el programa NetMeeting además, se debe asegurar que laconfiguración para video sea la correcta y est é funcionando.

6.5 Programa Imp_Port_Serial

Maneja el puerto serial, se encarga de comunicar el PC con el Pic, si lacomunicación falla, el manipulador no responderá a las órdenes delcliente. De forma similar al programa ScreenShot , se debe finalizarcerrando la ventana e inicia rlo de nuevo, como se muestra en la siguientefigura.

Inicio de programa Imp_Port_Serial

7. NetMeeting

NetMeeting es una utilidad de telefonía que nos permite establecerconferencias en tiempo real en Internet con otras personas. Este softwareviene incorporado de forma gratuita con Windows XP.

Las características de NetMeeting hacen posible realizar llamadasmediante servidores de directorio, servidores de conferencia y páginasWeb. NetMeeting permite que resulte más fácil realizar llamadas a travésde Internet, la intranet de una organización, e incluso de un teléfono.

Se puede utilizar NetMeeting para enviar a los otros participantes en unaconferencia su imagen. Para enviar una imagen de vídeo, necesitará unatarjeta de captura de vídeo y una cámara , o una cámara que admita Vídeopara Windows.

Aunque no se tenga un sistema de vídeo, podrá recibir y ver las imágenesque le envíen. Si bien es cierto, que en una conferencia pueden participarvarias personas, sólo es posible intercambiar imágenes de víde o con unade ellas.

7.1 Configuración de video en NetM eeting

Para configurar el video en NetMeeting, se hará doble click sobre‘Opciones…’ del menú ‘Herramientas’, luego abrimos la pestaña ‘Video’que desplegará una imagen similar a la figura que se muest ra acontinuación.

Configuración de video (NetMeeting)

Para activar la cámara, debes presionar el botón ’Ini ciar video’.

Activación de cámara Web (NetMeeting)