Diseño y construcción de un prototipo robótico para la enseñanza y juego del ajedrez con potencial aplicación a la mejora del estado anímico en pacientes oncológicos pediátricos

Abstract

Se diseñó y construyó un prototipo de brazo robótico con 3 GDL integrado en un sistema de enseñanza y juego en tiempo real de ajedrez con potencial aplicación en la mejora del estado anímico en pacientes oncológicos pediátricos. Considerando las necesidades del público objetivo en cuanto a diseño, estabilidad y facilidad de uso para el prototipo. Se modeló el proyecto iniciando con la cinemática directa e inversa. Posteriormente, se diseña la geometría especificada, eligiendo el concepto optimizado en parámetros de resistencia, peso y modularidad para finalmente calcular los torques necesarios con el modelo dinámico e identificar el espacio de trabajo. Los componentes electrónicos fueron seleccionados mediante matrices comparando opciones adecuadas con respecto a la presente aplicación. Los diversos sistemas se integran mediante una tarjeta Raspberry Pi 4, que procesa la acción realizada por el usuario detectada mediante visión artificial para enviarla al motor de ajedrez, el cual responde con un movimiento coherente. Este movimiento finalmente se realiza mediante el brazo robótico. Fue integrada una pantalla táctil de 7” IPS para la muestra de datos y navegación mediante una HMI orientada hacia el público pediátrico. Adicionalmente, se añadieron respuestas sonoras y luces decorativas para estimular la atención en el usuario. El sistema de manipulación en conjunto con el control electrónico y digital fueron analizados mediante la norma ISO9283 obteniendo resultados para posición y trayectoria. Los parámetros de posición presentaron valores de: exactitud con ±2.41 [mm], precisión en ±0.37 [mm] y repetibilidad de ±3.52 [mm]. Para la detección de movimientos fueron integrados filtros y procesamiento de imágenes, tomando en cuenta las posiciones de cada casilla de ajedrez y las diversas piezas en el juego. Este sistema se evaluó, obteniendo un 95,7 % de precisión.