PROTOTIPO DE CABEZA ANIMATRÓNICA DE BAJO COSTO, UTILIZANDO MICROCONTROLADORES, SERVOMOTORES Y COMPONENTES 3D PARA APRENDER A MANIPULAR ROBOTS HUMANOIDES REALES (LOW COST ANIMATRONIC HEAD PROTOTYPE, USING MICROCONTROLLERS, SERVOMOTORS AND 3D COMPONENTS TO LEARN TO HANDLE REAL HUMANOID ROBOTS)

Resumen

Resumen

Dentro del doctorado en Ingeniería del Lenguaje y del Conocimiento (LKE, por sus siglas en ingles) de la Facultad de Ciencias de la Computación (FCC) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), se está trabajando en áreas de: lenguaje natural, razonamiento, visión por computadora, robótica, entre otras; todas estas encaminadas a crear y desarrollar algoritmos que permitan a los agentes inteligentes tangibles (robots humanoides) la capacidad de interactuar en ambientes específicos. Prueba de ello es la reciente adquisición de dos robots humanoides por el Laboratorio LKE. Sin embargo, debido al alto costo de los equipos, es necesario tener prototipos alternativos, que puedan ser utilizados por los estudiantes e investigadores para sus experimentos preliminares antes de ser implementados en los humanoides. En este proyecto se lleva a cabo el diseño y construcción de un prototipo de cabeza animatrónica, el cual consta de tres elementos. En la parte mecánica se utilizan piezas 3D, cámaras de vídeo y una mandíbula. Para la parte electrónica se utilizan servomotores, microcontroladores Raspberry y Arduino. Y por último, se implementa un mecanismo de control, para el funcionamiento de cada uno los elementos mecánicos del prototipo y que están asociados a los componentes electrónicos. Aunque resulta complejo modelar de manera fiel una cabeza humana, se obtuvo un prototipo rústico con un sistema de visión con movimientos horizontales y verticales; cuyo costo es de $2000 pesos y permite realizar pruebas experimentales.

Palabra(s) Clave: Animatrónica, Impresión 3D, Microcontroladores, Modelado, Robots, Servomotores.

Abstract

The Ph. D. program on Language and Knowledge Engineering (LKE) from the Computer Sciences Department at the BUAP works in areas such as natural language, reasoning, computer vision and robotics among others, all of them focused on creating and developing algorithms that allow to bestow on tangible intelligent agents (humanoids robots) the capability of interacting in specific ambiances. Proof of this is the acquisition of two humanoid robots by the LKE laboratory. However, due to the high cost of these equipment, it is necessary to have alternative prototypes with which students and researchers could make preliminary experiments before implementing them in the humanoids. In this project the design and construction of an animatronic head prototype, which consists of three elements, is carried out. In the mechanical part, 3D parts, video cameras and a jaw are used. Servomotors, Raspberry microcontrollers and Arduino are used for the electronic part. And finally, a control mechanism is implemented, this is used for the operation of each one of the mechanical elements of the prototype and that are associated with the electronic components. Although it is complex to model a human head faithfully, a rustic prototype was obtained with a vision system with horizontal and vertical movements; whose cost is $120 dollars and which allows experimental tests.

Keywords: Animatronics, 3D Printing, Microcontrollers, Modeling, Robots, Servomotors.