Acerca del proyecto
Descripción general:
El proyecto consiste en un módulo didáctico multicontrolador para entrenamiento de procesos industriales, diseñado principalmente para colegios técnicos, institutos, universidades y centros de formación tecnológica.
El sistema integra en un solo tablero tres plataformas de control: Arduino, ESP32 y Raspberry Pi, conectadas a una matriz común de entradas, salidas y alimentación protegida. Esto permite realizar una misma práctica utilizando diferentes controladores sin necesidad de rehacer completamente el cableado.
Además, incorpora un brazo robótico de cinco grados de libertad, una interfaz de diagnóstico y un sistema automático que verifica las conexiones antes de habilitar la potencia, reduciendo el riesgo de daños por errores eléctricos.
Funcionamiento principal:
- El sistema verifica inicialmente los niveles de alimentación de 24 V, 5 V y 3.3 V.
- El usuario selecciona el controlador que utilizará: Arduino, ESP32 o Raspberry Pi.
- Se selecciona la práctica industrial a desarrollar.
- Se conectan los sensores, actuadores y el brazo robótico mediante la matriz universal.
- El sistema ejecuta un diagnóstico automático del cableado.
- Se verifican cortocircuitos, polaridad, voltaje, sobrecorriente y posibles errores de conexión.
- Si se detecta una condición insegura, se bloquea la alimentación de potencia y se muestra una alerta.
- Si las conexiones son correctas, se habilitan los motores.
- El brazo robótico realiza su proceso de calibración.
- El usuario ejecuta la práctica seleccionada.
- El sistema monitorea posibles fallas durante la operación.
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Al finalizar, registra los resultados y retorna el brazo a su posición inicial.
Componentes principales:
- Estructura base del módulo.
- Panel didáctico multicontrolador.
- Plataforma Arduino.
- Plataforma ESP32.
- Raspberry Pi.
- Matriz universal de conexiones.
- Sistema de selección de controlador.
- Sistema de diagnóstico automático.
- Fuente de alimentación de 24 V.
- Convertidores para 5 V y 3.3 V.
- Fusibles y protecciones eléctricas.
- Botón de paro de emergencia.
- Drivers para motores paso a paso.
- Brazo robótico de cinco grados de libertad.
- Motores paso a paso NEMA 17 de 24 V.
- Pantalla HMI o TFT de diagnóstico.
- Zona de prácticas industriales.
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Módulos de práctica intercambiables.
Problema que resuelve:
El proyecto busca mejorar la enseñanza práctica de automatización industrial, robótica, electrónica, IoT y visión artificial, reduciendo los riesgos que existen cuando los estudiantes trabajan directamente con placas, protoboards y conexiones sin protección.
Los errores de polaridad, cortocircuitos, selección incorrecta de voltaje o conexión inadecuada de motores y sensores pueden dañar los componentes y generar condiciones inseguras durante las prácticas.
El módulo organiza las conexiones, incorpora protecciones eléctricas y realiza un diagnóstico antes de habilitar la potencia, permitiendo desarrollar prácticas de manera más segura y cercana a aplicaciones industriales reales.
Innovación y beneficios:
La principal innovación del proyecto consiste en integrar tres plataformas de control diferentes dentro de una misma arquitectura didáctica, permitiendo comparar y utilizar Arduino, ESP32 y Raspberry Pi sin reconstruir completamente cada práctica.
El sistema complementa esta arquitectura con diagnóstico automático de conexiones, protección eléctrica y un brazo robótico de cinco grados de libertad, permitiendo trabajar desde programación básica hasta conectividad IoT, procesamiento avanzado y visión artificial.
El proyecto puede beneficiar a estudiantes, docentes, colegios técnicos, institutos y universidades, proporcionando una alternativa modular y de menor costo frente a sistemas profesionales de entrenamiento industrial.
