REVISTA

JUVENTUD Y CIENCIA SOLIDARIA:

En el camino de la investigación

Control de brazo robótico mediante el

mando de nunchuk de Nintendo para el

movimiento de objetos livianos de

personas con discapacidad leve

Mateo Alexander Silva Aguilar, Joel David Simbaña Tasintuña,

Renato Gabriel Suquinahua Aguilar, Dylan Adrián Toctaquiza Arboleda

Mi nombre es Mateo Alexander Silva Mi nombres es Joel David Simbaña Aguilar, tengo 17 años y estudio el tercer Tasintuña, tengo 17 años y estudio el año del Bachillerato Técnico en el Colegio tercer año del Bachillerato Técnico en el

Técnico Salesiano Don Bosco. Me gusta Colegio Técnico Salesiano Don Bosco. Me

cantar y hacer música. Quiero estudiar gusta entrenar, jugar básquet y algunos

Odontología o Ingeniería en aviónica. videojuegos. Todavía no he decidido qué

estudiar en la universidad.

Mi nombre es Renato Gabriel Dylan Adrián Toctaquiza Arboleda, Suquinahua Aguilar, tengo 17 años tengo 17 años y estudio el tercer año de

y estudio el tercer año de Bachillerato Bachillerato Técnico en el Colegio Técnico

Técnico en el Colegio Técnico Salesiano Don Salesiano Don Bosco. Me gusta la inves-

Bosco. Me gusta hacer ejercicio, escuchar tigación y estudiar. En mis tiempos libres

música y diseñar. Quiero estudiar la carrera practico fútbol. Quiero estudiar Ciencias

de Odontología. Biomédicas.

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En el camino de la investigación 9

Resumen Explicación del tema

El INEC (Instituto Nacional de Estadística y Censo),

señala que el 45,66 % de personas discapacitadas sufre

Este proyecto se centra en la elaboración de un pro-

totipo de brazo robótico destinado a personas con discapacidades físicas y motrices de movimiento. Este

es un estimado de 215.156 personas, lo cual engloba a

poca movilidad en las extremidades superiores, uti-

lizando un algoritmo que permita controlar un brazo casi la mitad de personas con discapacidad [1].

Este proyecto se centra en la creación de un brazo

robótico construido por impresión 3D y manipulado

con un mando Nunchuk de Nintendo, aprovechando la robótico controlado por un mando Nunchuk de Nin-

tendo, diseñado para asistir a personas con movilidad

funcionalidad de sus sensores.

limitada en las manos. El sistema opera inalámbrica-

El dispositivo, modelado en 3D con SolidWorks e im-mente mediante módulos Bluetooth HC-05 [2], ofre-

preso con Ultimaker Cura, permite levantar objetos ciendo flexibilidad y autonomía. El alcance del proyecto

de peso ligero y medio. Tres servomotores permiten se enfoca en complementar las habilidades del usuario,

movimientos en los ejes X, Y, Z. Un cuarto motor mas no en reemplazar la funcionalidad de una mano.

controla la apertura y cierre de la pinza del brazo. En Tampoco está destinado a personas con amputaciones

el proceso, después de la impresión 3D, se instalaron completas. El prototipo carece de funcionalidades de

los motores y se realizaron pruebas iniciales con una inteligencia artificial, manteniendo siempre el control

protoboard y módulos Arduino Nano, los mismos que en el usuario [3].

incluían conexión Bluetooth.

Desarrollo

Posteriormente, se sustituyeron por placas individua-

Diagrama de Bloques del Sistema:

les, pero manteniendo la configuración maestro-esclavo

En el siguiente diagrama se presenta toda la estruc-

para el control vía Bluetooth. El sistema se compone

de dos estaciones: la maestra, conectada al brazo del tura de funcionamiento del brazo robótico. En primer

lugar, se encuentra la sección de adquisición de señales,

usuario y equipada con un controlador Nunchuk; y

que se la recolecta mediante el mando Nunchuk. Luego,

la esclava, alojada en una caja de acrílico y equipada

se expone la transmisión de las señales adquiridas me-

con módulo Bluetooth, Arduino Nano y fuente de ali-

diante los módulos Bluetooth para posteriormente lle-

mentación, todo lo cual controla el brazo robótico.

gar al módulo de Arduino, el mismo que procesa y

Palabras clave: brazo robótico, arduino Nano, genera los movimientos de los actuadores, es decir, de

maestro-esclavo, mando Nunchuk los servomotores. (Figura 1).

Figura 1. Diagrama de bloques

Fuente: Autores 10 Juventud y Ciencia Solidaria

Diseño de las piezas: en 3D mediante filamentos de dos colores (rojo y beige).

La duración total del proceso fue de aproximadamente

Las piezas se diseñaron en el entorno de trabajo Solid de 25 horas. La figura siguiente muestra las piezas

Works, un software especializado en el diseño de piezas mencionadas.

Pieza Base

Figura 2. Dashboard: diseño de Piezas en SolidWorks

Fuente: Autores

Prototipo final: lizó la configuración Maestro-Esclavo con los módulos

Bluetooth HC-05. Finalmente, se reemplazó las placas

de prueba por placas electrónicas individuales, sepa-

radas respectivamente en su estación maestro y en su

estación esclava.

Para las primeras pruebas iniciales se manipuló

pelotas de ping-pong, para tomarlas y moverlas de un

lugar a otro, gracias a los grados de libertad que posee

el brazo robótico, como se observa en la figura 5.

Figura 3. Prototipo final del proyecto

Fuente: Autores Figura 5. Dashboard de pruebas de movimiento)

Fuente: Autores

Configuración Maestro-Esclavo:

Pruebas y resultados

Figura 4. Dasboard de Comunicación Maestro/ esclavo con dos módulos Bluetooth y Arduino, 23 d.C.)

Fuente: [4]

Figura 6. Pruebas a personas con discapacidad)

Pruebas de movimiento: Fuente: Autores

En primer lugar, se realizaron los ensayos de fun- Por otra parte, se realizaron pruebas con personas

cionamiento en la placa de pruebas, conectando todo que se acercaron a nuestro stand de Casa Abierta los

el mecanismo mediante cables. Posteriormente, se rea-días 1, 2 y 3 de julio del 2023 en la Unidad Educativa

En el camino de la investigación 11

Técnico Salesiano Don Bosco - Kennedy, tal como se que evidencian el grado de aprobación y los errores del

puede apreciar en la Figura 6. proyecto (Tabla 1).

Gracias a estas pruebas, pudimos recopilar datos

Tabla 1. Intentos Prueba de funcionamiento.

Prueba de funcionamiento:

Número de intentos Agarre y movimiento

realizados de pelotas de pingpong

(logrado/no logrado)

Intento 1 No logrado Intento 2 Logrado Intento 3 Logrado Intento 4 No logrado Intento 5 Logrado Intento 6 No logrado Intento 7 Logrado Intento 8 Logrado Intento 9 Logrado

Intento 10 Logrado

Grado de aprobación de pruebas: 70 %

Grado de fallas de pruebas: 30 %

Fuente: Autores

En este ejercicio de prueba y error del brazo robótico, y además cuenta con una interfaz intuitiva y de integración

basado en 10 intentos de sujeción de una pelota de ping- sencilla, dándonos a entender que es una solución económica

pong, pudimos concluir que es viable en un 70 %. Dicho de y funcional.

otra forma, se necesitaron 7 intentos para comprender el Los resultados de las pruebas experimentales de-

funcionamiento del dispositivo. Esto quiere decir que es una mostraron que el brazo robótico controlado con un mando

opción viable para las personas con discapacidad leve en Nunchuk puede realizar una amplia variedad de movimien-

sus manos, no solo porque aporta a sus tareas cotidianas de tos y acciones con alta precisión y velocidad. Estos

manera eficaz, sino también porque es de fácil comprensión movimientos incluyen la manipulación de objetos y la

y es viable para cualquier tarea. realización de tareas complejas en entornos dinámicos y

cambiantes.

Conclusiones

Agradecimientos

Se desarrolló un sistema que modula el funcionamiento del

mando Nunchuk al generar datos en la estación maestro. Agradecemos profundamente a Dios y a la Virgen Auxilia-

Esta, a su vez, envía a la estación esclavo la información dora por otorgarnos la vida, la salud y la fuerza para llevar

de los ejes X, Y, Z, mueve los servos motores según los a cabo este proyecto. Además, extendemos nuestra gratitud

valores vayan cambiando en el espacio, y, se configura en a nuestras familias, cuyo apoyo constante fue esencial para

tiempo real la respuesta de movimiento de las extremidades nuestra perseverancia. Nos gustaría también expresar nues-

y pinza. Además, se optimizó este programa para mejorar tro agradecimiento al Técnico Salesiano Don Bosco, una

el envió de datos y recepción de información simplificada institución que no solo nos ha permitido continuar nuestros

por conexión Bluetooth. estudios en el Bachillerato Técnico, sino también nos ha

La utilización de un mando Nunchuk como dispositivo brindado la oportunidad de desarrollar este significativo

de control para un brazo robótico resultó ser una alter- proyecto.

nativa eficaz y de bajo costo en comparación con otros Extendemos nuestro reconocimiento a los docentes por

sistemas de control más complejos y costosos. Esto se pudo su carisma y dedicación inquebrantable para inspirarnos a

corroborar ya que este tipo de controladores tienen un aprender y a descubrir nuevas posibilidades en el campo de

precio asequible, son de fácil disponibilidad y accesibilidad la tecnología. En especial, nos gustaría agradecer a nuestro

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tutor, el Ing. Esteban Martínez. Su apoyo ha sido más allá TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN», bache-

de lo académico; ha sido un amigo, un guía y un mentor. Su lorThesis, Jipijapa-Unesum, 2023. Accedido: 22

orientación precisa y sus valiosos aportes fueron cruciales de octubre de 2023. [En línea]. Disponible en:

en la concepción y desarrollo del presente proyecto. https://shorturl.at/aduxS

[3] E. S. Nicolás y F. José, «Teleoperacion del Robot

Referencias “Robonova-I” mediante Wiimote», jun. 2012, Acce-

dido: 22 de octubre de 2023. [En línea]. Disponible en:

[1] S. Finquelievich, P. Feldman, U. Girolimo, y M. B.

https://shorturl.at/deACY

Odena, «El futuro ya no es lo que era», B. Aires Inst.

Investig. Gino Ger. Univ. B. Aires, 2019. [4] C. D. Romero Razo, «Proyectos y procesos para mejo-

[2] G. M. Pinargote Gutierrez, «IMPLEMENTACIÓN rar la calidad de vida de personas discapacitadas en

DE UN SISTEMA DOMÓTICO CON TECNOLOGÍA Ecuador», bachelorThesis, Quito: Universidad de las

ARDUINO PARA LA SEGURIDAD DEL LABORA- Américas, 2017, 2017. Accedido: 22 de octubre de 2023.

TORIO DE ELECTRÓNICA DE LA CARRERA DE [En línea]. Disponible en: https://shorturl.at/iCEJP