Prototipo de guante sensor para la captación de posición y orientación de una mano. Sistema electrónico

Álvarez Candela, Javier (2020). Prototipo de guante sensor para la captación de posición y orientación de una mano. Sistema electrónico. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. de Sistemas Informáticos (UPM).

Description

Title: Prototipo de guante sensor para la captación de posición y orientación de una mano. Sistema electrónico
Author/s:
  • Álvarez Candela, Javier
Contributor/s:
  • Cañas de Paz, Norberto
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Software de Sistemas Distribuidos y Empotrados
Date: September 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Unidad de medición inercial (IMU); Sistemas empotrados
Faculty: E.T.S.I. de Sistemas Informáticos (UPM)
Department: Sistemas Informáticos
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El desarrollo de este trabajo forma parte de un proyecto coordinado, cuyo objetivo es el diseño de un prototipo de guante sensor, capaz de obtener de forma precisa la orientación de la mano, así como la posición de los dedos de la misma. La sensorización del guante se realiza mediante dispositivos de medición inercial. Los valores de la velocidad angular y la aceleración, proporcionados por estos sensores, deben ser tratados con el fin de mejorar la calidad de la información obtenida. Estos datos pueden contener ruido u otras perturbaciones, que dan lugar a pérdidas de información o errores en las medidas. Este escrito se centra en el diseño de ingeniería del sistema electrónico del guante sensor, el cual incluye: la electrónica, las comunicaciones externas del dispositivo y la toma de medidas de los sensores, todo esto gestionado por un programa embebido en un microcontrolador. A lo largo del trabajo se presenta una especificación de requisitos del producto y una explicación detallada de todas las decisiones de diseño tomadas durante el desarrollo del proyecto. De manera adicional, en este trabajo se exponen las partes comunes del proyecto que han sido desarrolladas en conjunto y han sido necesarias para llevarlo a cabo correctamente, como son el acondicionamiento y filtrado de las medidas obtenidas, y la aplicación gráfica, usada para representar en un modelo 3D el movimiento de la mano y depurar el comportamiento del conjunto de componentes involucrados. Además del diseño y desarrollo de la especificación de ingeniería se ha desarrollado un prototipo en el que la toma de medidas es realizada a través del multiplexado de un bus I2C con un multiplexor analógico, consiguiendo así tener varios sensores con la misma dirección lógica dentro del bus con sólo dos hilos de comunicación, que filtra los datos medidos con un filtro IIR creado siguiendo las necesidades del proyecto y que consigue enviar por UART los datos filtrados y procesados para que la aplicación gráfica pueda representarlos. Se hace especial hincapié en cómo se ha creado el software embebido en el microcontrolador, en el uso que se hace dentro de esta aplicación de un micronúcleo de tiempo real y en cómo se consigue compaginar el obtener las medidas de los sensores, con el procesamiento de las mismas para lograr una frecuencia de envío de datos al exterior de 50 Hz. Por otro lado, acompañando al prototipo del guante, se muestra el resultado del desarrollo de la aplicación gráfica y cómo está planteada para poder recibir y representar los datos procedentes del guante sensor, vía bluetooth o mediante cable. Abstract: The developments related to this work are part of a bigger coordinated project. The main objetive is to design a prototype for a sensor hand glove capable of getting in a precise way hand orientation and finger positions. Glove sensorization is done through several IMU. Angular speed and acceleration values givenby these sensors must be processed to improve the quality of the measurements taken. These data can contain noise or any other disturbance that cause information loss or runtime errors. This project focuses on engineering work related to design the electronics system embedded in the sensor glove; this includes electronics, device external communications and taking measurements from sensors, all of this managed by a program loaded in a microcontroller. Throughout the dissertation a requirements specification will presented, along with a detailed explanation of the design decisions related to the electronics. Additionally, in this work, common parts of the project are also explained. These parts have been developed by all the participant in the project and have been crucial when working on the product. These include signal conditioning and filtering, and creating the graphic application in charge of showing a 3D model of the hand moving with the data received from the glove. Apart from the enginering design, a prototype to validate and take measurements has been created. Measurements are being taken from a multiplexed I2C bus with an analogic multiplexer, achieving this way to have multiple devices in the same bus with the same address. The protoype filters data with an IIR filter, which was created following the project needs and considering to send the processed information via USART. Special attention is paid to the explanation on how the embedded software has been designed and crafted, and how it manages the measurement and processing tasks before sending the data with a frequency of 50 Hz. In addition to glove sensor prototype, the result of the protoype for the graphic application is shown and discussed briefly, how it receives and represents the data stream coming from the glove.

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Item ID: 65330
DC Identifier: http://oa.upm.es/65330/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:65330
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 10 Nov 2020 10:36
Last Modified: 10 Nov 2020 10:36
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