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
Aguilar, tengo 17 años y estudio el tercer
año del Bachillerato Técnico en el Colegio
Técnico Salesiano Don Bosco. Me gusta
cantar y hacer música. Quiero estudiar
Odontología o Ingeniería en aviónica.
Mi nombres es Joel David Simbaña
Tasintuña, tengo 17 años y estudio el
tercer año del Bachillerato Técnico en el
Colegio Técnico Salesiano Don Bosco. Me
gusta entrenar, jugar básquet y algunos
videojuegos. Todavía no he decidido qué
estudiar en la universidad.
Mi nombre es Renato Gabriel
Suquinahua Aguilar, tengo 17 años
y estudio el tercer año de Bachillerato
Técnico en el Colegio Técnico Salesiano Don
Bosco. Me gusta hacer ejercicio, escuchar
música y diseñar. Quiero estudiar la carrera
de Odontología.
Dylan Adrián Toctaquiza Arboleda,
tengo 17 años y estudio el tercer año de
Bachillerato Técnico en el Colegio Técnico
Salesiano Don Bosco. Me gusta la inves-
tigación y estudiar. En mis tiempos libres
practico fútbol. Quiero estudiar Ciencias
Biomédicas.
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En el camino de la investigación 9
Resumen
Este proyecto se centra en la elaboración de un pro-
totipo de brazo robótico destinado a personas con
poca movilidad en las extremidades sup eriores, uti-
lizando un algoritmo que permita controlar un brazo
robótico construido por impresión 3D y manipulado
con un mando Nunchuk de Nintendo, aprovechando la
funcionalidad de sus sensores.
El dispositivo, modelado en 3D con SolidWorks e im-
preso con Ultimaker Cura, permite levantar objetos
de peso ligero y medio. Tres servomotores permiten
movimientos en los ejes X, Y, Z. Un cuarto motor
controla la apertura y cierre de la pinza del brazo. En
el proceso, después de la impresión 3D, se instalaron
los motores y se realizaron pruebas iniciales con una
protoboard y mó dulos Arduino Nano, los mismos que
incluían conexión Bluetooth.
Posteriormente, se sustituyeron por placas individua-
les, pero manteniendo la configuración maestro-esclavo
para el control vía Bluetooth. El sistema se compone
de dos estaciones: la maestra, conectada al brazo del
usuario y equipada con un controlador Nunchuk; y
la esclava, alojada en una caja de acrílico y equipada
con módulo Bluetooth, Arduino Nano y fuente de ali-
mentación, todo lo cual controla el brazo robótico.
Palabras clave: brazo robótico, arduino Nano,
maestro-esclavo, mando Nunchuk
Explicación del tema
El INEC (Instituto Nacional de Estadística y Censo),
señala que el 45,66 % de personas discapacitadas sufre
discapacidades físicas y motrices de movimiento. Este
es un estimado de 215.156 personas, lo cual engloba a
casi la mitad de personas con discapacidad [1].
Este proyecto se centra en la creación de un brazo
robótico controlado por un mando Nunchuk de Nin-
tendo, diseñado para asistir a personas con movilidad
limitada en las manos. El sistema opera inalámbrica-
mente mediante módulos Bluetooth HC-05 [2], ofre-
ciendo flexibilidad y autonomía. El alcance del proyecto
se enfoca en complementar las habilidades del usuario,
mas no en reemplazar la funcionalidad de una mano.
Tampoco está destinado a personas con amputaciones
completas. El prototipo carece de funcionalidades de
inteligencia artificial, manteniendo siempre el control
en el usuario [3].
Desarrollo
Diagrama de Bloques del Sistema:
En el siguiente diagrama se presenta toda la estruc-
tura de funcionamiento del brazo robótico. En primer
lugar, se encuentra la sección de adquisición de señales,
que se la recolecta mediante el mando Nunchuk. Luego,
se expone la transmisión de las señales adquiridas me-
diante los módulos Bluetooth para posteriormente lle-
gar al módulo de Arduino, el mismo que procesa y
genera los movimientos de los actuadores, es decir, de
los servomotores. (Figura 1).
Figura 1. Diagrama de bloques
Fuente: Autores
10 Juventud y Ciencia Solidaria
Diseño de las piezas:
Las piezas se diseñaron en el entorno de trabajo Solid
Works, un software especializado en el diseño de piezas
en 3D mediante filamentos de dos colores (rojo y beige).
La duración total del proceso fue de aproximadamente
de 25 horas. La figura siguiente muestra las piezas
mencionadas.
Pieza Base
Figura 2. Dashboard: diseño de Piezas en SolidWorks
Fuente: Autores
Prototipo final:
Figura 3. Prototipo final del proyecto
Fuente: Autores
Configuración Maestro-Esclavo:
Figura 4. Dasboard de Comunicación Maestro/ esclavo
con dos módulos Bluetooth y Arduino, 23 d.C.)
Fuente: [4]
Pruebas de movimiento:
En primer lugar, se realizaron los ensayos de fun-
cionamiento en la placa de pruebas, conectando todo
el mecanismo mediante cables. Posteriormente, se rea-
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 5. Dashboard de pruebas de movimiento)
Fuente: Autores
Pruebas y resultados
Figura 6. Pruebas a personas con discapacidad)
Fuente: Autores
Por otra parte, se realizaron pruebas con personas
que se acercaron a nuestro stand de Casa Abierta los
días 1, 2 y 3 de julio del 2023 en la Unidad Educativa
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Técnico Salesiano Don Bosco - Kennedy, tal como se
puede apreciar en la Figura 6.
Gracias a estas pruebas, pudimos recopilar datos
que evidencian el grado de aprobación y los errores del
proyecto (Tabla 1).
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,
basado en 10 intentos de sujeción de una pelota de ping-
pong, pudimos concluir que es viable en un 70 %. Dicho de
otra forma, se necesitaron 7 intentos para comprender el
funcionamiento del dispositivo. Esto quiere decir que es una
opción viable para las personas con discapacidad leve en
sus manos, no solo porque aporta a sus tareas cotidianas de
manera eficaz, sino también porque es de fácil comprensión
y es viable para cualquier tarea.
Conclusiones
Se desarrolló un sistema que modula el funcionamiento del
mando Nunchuk al generar datos en la estación maestro.
Esta, a su vez, envía a la estación esclavo la información
de los ejes X, Y, Z, mueve los servos motores según los
valores vayan cambiando en el espacio, y, se configura en
tiempo real la respuesta de movimiento de las extremidades
y pinza. Además, se optimizó este programa para mejorar
el envió de datos y recepción de información simplificada
por conexión Bluetooth.
La utilización de un mando Nunchuk como dispositivo
de control para un brazo robótico resultó ser una alter-
nativa eficaz y de bajo costo en comparación con otros
sistemas de control más complejos y costosos. Esto se pudo
corroborar ya que este tipo de controladores tienen un
precio asequible, son de fácil disponibilidad y accesibilidad
y además cuenta con una interfaz intuitiva y de integración
sencilla, dándonos a entender que es una solución económica
y funcional.
Los resultados de las pruebas experimentales de-
mostraron que el brazo robótico controlado con un mando
Nunchuk puede realizar una amplia variedad de movimien-
tos y acciones con alta precisión y velocidad. Estos
movimientos incluyen la manipulación de objetos y la
realización de tareas complejas en entornos dinámicos y
cambiantes.
Agradecimientos
Agradecemos profundamente a Dios y a la Virgen Auxilia-
dora por otorgarnos la vida, la salud y la fuerza para llevar
a cabo este proyecto. Además, extendemos nuestra gratitud
a nuestras familias, cuyo apoyo constante fue esencial para
nuestra perseverancia. Nos gustaría también expresar nues-
tro agradecimiento al Técnico Salesiano Don Bosco, una
institución que no solo nos ha permitido continuar nuestros
estudios en el Bachillerato Técnico, sino también nos ha
brindado la oportunidad de desarrollar este significativo
proyecto.
Extendemos nuestro reconocimiento a los docentes por
su carisma y dedicación inquebrantable para inspirarnos a
aprender y a descubrir nuevas posibilidades en el campo de
la tecnología. En especial, nos gustaría agradecer a nuestro
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tutor, el Ing. Esteban Martínez. Su apoyo ha sido más allá
de lo académico; ha sido un amigo, un guía y un mentor. Su
orientación precisa y sus valiosos aportes fueron cruciales
en la concepción y desarrollo del presente proyecto.
Referencias
[1] S. Finquelievich, P. Feldman, U. Girolimo, y M. B.
Odena, «El futuro ya no es lo que era», B. Aires Inst.
Investig. Gino Ger. Univ. B. Aires, 2019.
[2] G. M. Pinargote Gutierrez, «IMPLEMENTACIÓN
DE UN SISTEMA DOMÓTICO CON TECNOLOGÍA
ARDUINO PARA LA SEGURIDAD DEL LABORA-
TORIO DE ELECTRÓNICA DE LA CARRERA DE
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN», bache-
lorThesis, Jipijapa-Unesum, 2023. Accedido: 22
de octubre de 2023. [En línea]. Disponible en:
https://shorturl.at/aduxS
[3] E. S. Nicolás y F. José, «Teleoperacion del Robot
“Robonova-I” mediante Wiimote», jun. 2012, Acce-
dido: 22 de octubre de 2023. [En línea]. Disponible en:
https://shorturl.at/deACY
[4] C. D. Romero Razo, «Proyectos y procesos para mejo-
rar la calidad de vida de personas discapacitadas en
Ecuador», bachelorThesis, Quito: Universidad de las
Américas, 2017, 2017. Accedido: 22 de octubre de 2023.
[En línea]. Disponible en: https://shorturl.at/iCEJP
