El trabajo que se desarrolla a continuación busca enlazar al usuario con un
entorno virtual generando un contacto físico por medio del sentido del tacto. Para
generar este tipo de ambientes se requiere utilizar un dispositivo hardware, el cual
puede ser manipulado por el usuario y un entorno tridimensional virtual que
permita simular un escenario de trabajo.
Este prototipo está basado en interfaces hápticas ya creadas como: HAPTIC 3R,
FALCON, VIRTUOSE, PHANTHOM PREMIEUM 3.0. La primera interfaz
mencionada es un proyecto que se desarrolló en la Universidad del Cauca, que
permitió tener un contacto más cercano con este tipo de interfaces hápticas; las
demás interfaces se encuentran actualmente en el mercado.
HAPTIC 6DOF utiliza un modelo geométrico directo ya establecido con el cual se
posiciona un objeto móvil en un punto deseado dentro de un entorno 3D, una vez
se conocen los ángulos que genera cada articulación.
Para la detección de colisiones se implementa un entorno 3D que permite
realimentar las fuerzas por medio de la interfaz HAPTIC 6DOF; conjuntamente se
implementa una interfaz de usuario que permite habilitar la comunicación entre el
entorno 3D y Arduino, adicionalmente esta interfaz permite seleccionar los tres
tipos de realimentación de fuerzas que se implementaron.
Para este proyecto se realizó inicialmente la simulación de HAPTIC 6 DOF
mediante la herramienta matemática MATLAB®. Consecutivamente se realizó el
diseño de las piezas y su estructura mediante el software CAD SolidEdge®, con el
fin de tener una idea general de la interfaz.
Una vez se realizaron las anteriores tareas, se procedió a seleccionar la
instrumentación de la interfaz. Gracias a los torques obtenidos mediante la
simulación, la disponibilidad en el mercado nacional y su costo; se logró
determinar los dos tipos de actuadores que se van a utilizar. Para el proceso de
censado se utilizaron potenciómetros logarítmicos, que de acuerdo al tipo de
articulación se han denominado como sensores secundarios (articulaciones de
posicionamiento) y sensores de orientación (articulaciones de orientación).
Posteriormente se enviaron los diseños CAD de las piezas, para realizar los cortes
en las placas de acrílico, gracias a una maquina láser.
Teniendo los componentes electrónicos, instrumentación, las piezas terminadas, y
otros elementos mecánicos se inicia con la construcción de las tres primeras
articulaciones. Consecutivamente se realizan las primeras pruebas de adquisición
de datos.
Paralelamente a estas tareas se inicia con la instalación del software que permite
realizar la comunicación entre el computador y la interfaz; con el fin de lograr un
realismo visual apropiado.
Una vez realizadas las primeras pruebas de comunicación serial con resultados
positivos, se continuo con el acople de las siguientes 3 articulaciones de
posicionamiento. Luego se realizaron las respectivas pruebas entre el objeto móvil
(esfera) dentro del objeto fijo (cubo).
Posteriormente se realizaron las pruebas de realimentación de fuerzas una vez se
presente el evento de colisión. La siguiente tarea fue el montaje total de las
articulaciones, con las cuales se realizaron las últimas correcciones del montaje y
pruebas de funcionamiento.
The work being done then seeks to link the user with a virtual environment
generating physical contact through the sense of touch. To generate this type of
environment are required to use a hardware device, which the user can be
manipulated and three-dimensional virtual environment to simulate a working
scenario.
This prototype is based on haptic interfaces already created as HAPTIC 3R,
FALCON, VIRTUOSE, PHANTOM PREMIEUM 3.0. The first interface is referred to
a project that was developed at the University of Cauca, which allowed to have
closer contact with this kind of haptic interfaces; other interfaces are on the market.
HAPTIC 6DOF uses a direct geometric model already established which positioned
a mobile object at a desired point within a 3D environment, when is known the
angle that generating each articulations known.
For the Collision detection we implement 3D environment that allows feedback
forces through HAPTIC 6DOF interface. Together a user interface that allows you
to enable communication between the 3D environment and Arduino, additionally
this interface allows you to select three types of force feedback that were
implemented.
For this project first we perform a simulation the de HAPTIC 6 DOF through using
MATLAB ® mathematical tool. Consecutively the design of parts and their structure
by ® CAD SolidEdge software, in order to have a general idea of the interface.
Then we proceeded to select the instrumentation of the interface. Thanks to the
torques obtained by simulation, the availability in the domestic market and its cost;
it was determined the two types of actuators that are to be used. Regarding the
process of census, we used logarithmic potentiometers for joint orientation and the
position.
Subsequently CAD designs of the pieces were sent to cuts in acrylic plates, thanks
to a laser machine.
Considering the electronics components, instrumentation, finished parts, and other
mechanical elements begins with the construction of the first three joints.
Consecutively the first tests are performed data acquisition.
Parallel to these activities begins with the installation of software that allows
communication between the computer and the interface; in order to achieve an
appropriate visual realism.
After making the first tests of serial communication with positive results, we continue with the coupling constant of the following 3 joints positioning. Then were performed the respective tests between the mobile object (sphere) within the fixed object (cube)
Later tests were performed the test force feedback once the collision event occurs. The next task was the total assembly of the joints, which we do the the latest fixes of mount and performance test.
