13 de desembre del 2010

TREBALL DERECERCA

CONSTRUCCI D UN ROBOT DE MINISUMO

Escola Vedruna Vall | David Bonfill Miralles|Tutor: Maikel Blanco Merayo

1. IntroducciLa robtica s un mn molt complex en el que intervenen molt factors a tenir en compte. Els robots intenten fer-nos la vida ms fcil i agradable, i per aconseguir aix shan dutilitzar molts tipus de materials, sensors i especialment coneixements. En aquest treball intentar explicar tot el que es necessita per a construir un robot de minisumo. Aix comena per explicar el que s el cervell dun robot, el processador, o actualment microprocessador. En aquest apartat intentar explicar la histria dels processadors des del seu inici fins a lactualitat i explicar tamb els microcontroladors Picaxe, els quals seran els que utilitzar per a construir el meu robot de minisumo. Tot seguit, intentar parlar sobre els sensors, els tipus que nhi ha, les caracterstiques de cada un dells i com es poden classificar. Dins daquest apartat indagar i intentar explicar amb ms profunditat els sensors que shan dutilitzar per construir el robot de minisumo (ultrasons i infraroigs). A partir daquesta base ja podr comenar a parlar sobre els robots en si, primerament comenar per linici i el futur de la robtica, i desprs parlar sobre els tipus de robots que estan inclosos dins de la competici de robtica JET de Terrassa. En aquest punt del treball comenar ja a especificar ms sobre els robots de minisumo i en lapartat segent ja explicar la seva construcci, amb tots els material i sensors necessaris, les connexions i lalimentaci. En lapartat de la construcci del robot de minisumo sinclour a ms a ms el programa amb el qual es regir i funcionar el robot de minisumo.

2

2. ObjectiusEl meu objectiu principal en el treball de recerca s conixer millor el mn de la robtica, en concret el dels microcontroladors picaxe. Per treballar aix magradaria construir un robot de minisumo r eglamentari, per la qual cosa shan destudiar abans el materials, sensors, motors, etc. Per que el robot pugui funcionar correctament cal que estigi ben programat, cosa que s un altre dels meus objectius del treball, aprendre a programar correctament un robot de minisumo. Sabent programar tots els sensors incorporats en el robot i funcionant correctament. Per una altre banda, tamb tinc inters en conixer el mn dels sensors i de la robtica en especial, cosa que far que els estudi ms a fons, en especial els tipus de sensors i la histria de la robtica. De la mateixa manera magradaria estudiar tamb el mn dels microprocessadors, tant els tpics, com els dels robots Picaxe.

3

3. MicroprocessadorsUn microprocessador o CPU (unitat central de procs) s un circuit integrat que est format per dues unitats, una de procs i laltre de control, tamb hi ha dintre el processador un bus dentrada/sortida. El circuit integrat del microprocessador est constitut per milers i milers de transistors i s utilitzat en moltes aplicacions diferents, la ms important de les quals s la de fer de cervell als ordinadors. La tendncia dels ltims anys ha sigut en integrar ms dun nucli dins dun mateix processador. Un nucli s una part que s capa de realitzar totes les feines reals dun processador. La seva velocitat s mesurada per el nombre doperacions per cicle q ue fa i el nombre de cicles que fa per segon, aquesta velocitat tamb s denominada freqncia, es mesura amb Hz (o el que s el mateix MHz i GHz). La unitat de procs (UP) s la que sencarrega de realitzar les feines que li envia la unitat de control. s capa de realitzar aquestes feines gracies a: La unitat aritmtico-lgica (ALU): s la encarregada de realitzar les

operacions aritmtiques bsiques (suma, resta, etc.) i les funcions lgiques (NOT, NOR, AND, OR, etc.). La unitat de coma flotant: serveix per realitzar les operacions

complexes que no poden ser realitzades mitjanant la ALU.El registre acumulador:

guarda les operacions i els resultats

daquestes.El registre destat: guarda determinats indicadors relacionats amb el

resultat de les operacions. La unitat de control s la encarregada de buscar les instruccions sobre el processament dins de la memria principal, les interpreta i les executa mitjanant la unitat de procs. Existeixen dos tipus de unitats de control: Cablejades: sutilitzen generalment en mquines senzilles. Els seus

components principals sn el circuit de lgica seqencial, el de control4

destat, el de lgica combinacional i el demissi de reconeixement de senyals de control. Microprogramades: utilitzades en mquines ms complexes. En aquest

tipus dunitat de control la microprogramaci es troba dins duna micromemria, a la qual shi va accedint de manera seqencial per anar executant cadascuna de les microinstruccions. La CPU rep les instruccions sobre el processament de dades i les dades a processar, mitjanant les instruccions processa les dades i del processador surten les dades processades. El processador treballa en tres cicles de treball:1. Cicle de Fetch: llegeix la instrucci, aquest cicle s realitzat per la unitat

de control.2. Cicle de Decode: descodifica la instrucci i la interpreta. Aquest cicle

tamb s realitzat per la unitat de control.3. Cicle dExecute: executa la instrucci, aquest cicle s realitzat per la

unitat de procs. La CPU es comunica amb la memria RAM a travs del bus del sistema, i entre la RAM i la CPU es troba la memria cach, que es una memria molt rpida i cara que sencarrega de carregar elements per tal de que la segona vegada que es carreguin no tardin tant a carregar -se. Actualment la cach es troba ja inclosa dins del processador. A la part de sota del processador trobem les patilles que sn les que permeten la comunicaci amb la placa base a travs del scol, i a sobre del processador va el ventilador del processador que sencarrega de dissipar la calor generada per la CPU (refrigera), aquesta refrigeraci s molt important ja que els processador sescalfen amb molta facilitat, i si no estan ben refrigerats es poden cremar. La garantia dels processadors no cobreix un processador cremat.

5

3. . P imE l i t i i i i t A t ti l l A

mil li l , l i l i i , i t t t i i l 1978 i i i l l it t . ll t t t 5,8 i 10 t l i8086 . i i t l l 1981. A IB IB P t . 16 t. l i i i t8 lt i i I t l, l fi l it. i 4004 I t l, l l i l i . Fi ti t. l l i i

l 1971,

3. . . P im i i i i l l it , f i 4,77 i l l l

I t l 8086 i 8088 i8086/i8088 ,

*I808

i

if 8 it l ti .

i

t t

l i8086 i l i8088 l t 16 it i l i8086. i

l i8088 t

i

t

i

i

,

6

3. . . S La A esta a eneraci aci t

i cessadors n rocessador i a des de lany 1982 fins al 1984. ortant, el Intel 80286 o i80286 o

tamb 286 a seques). Era capa dexecutar tot el software escrit per el seu predecessor, al cap de 6 anys sestimava que 15 milions de computadores de tot el mn moltes per aquella poca) utilit aven aquest processador.

*I8028

El 286 tenia un bus de dades de 16 bits, un bus del sistem a que funcionava a una velocitat de transmissi de dades entre 6 i 12 3. .3. T La tercera i eneraci de processadors va des de lany 1985 fins al 1988. .

Inclou, principalment, el processador d Intel 80386, vul arment dit el 386. El 386 va ser el primer processador en comenar a utilit ar el pipelining. El pipelining era com un mtode de multi tasca, consistia en que mentre el processador executava una ordre, la segent es preparava, daqu en va sorgir la futura memria cache.

*I8038

El 386 funcionava a una velocitat de rellotge de entre 16 i 407

.

3. .4. Q

i

La quarta generaci de processadors va des de lany 1989 a lany 1992. Inclou el processador d Intel 80486 i les seves variants, que vulgarment s conegut com el 486. Aquest va ser el primer processador en comenar a utilit ar la memria cache, la qual era duns 16Kb en la seva versi mxima. En aquesta mateixa generaci es va aconseguir doblar la velocitat del bus, la qual cosa va fer que el 486 sigues el doble de rpid que els processadors de les generacions anterior, tot i tenir una mateixa velocitat de rel lotge. El 486 tamb s fams per ser el primer processador en introduir un coprocessador matemtic, que ajudava a incrementar la velocitat del processador, ja que lalliberava de les operacions matemtiques ms complexes, que a partir daquest moment les v a a comenar a realit ar el coprocessador matemtic.

*I80486 DX2

3. . Ev l3. . . i q

i

l mii

La cinquena generaci de generadors va des de lany 1993 fins al 1996. A partir de la cinquena generaci els processadors canvien el format nominal del tpic i80xxx al format Pentium. En aquesta generaci hi ha varis empreses que van intentar acabar amb lhegemonia de Intel. van ser yrix, que no va tenir xit, i A ues de les que van destacar , que aquesta si que va tenir xit.

8

A

va destacar per uns processadors de qualitat i alhora molt ms barats que sempre ha sigut ms barat que Intel, i

els processadors que oferia Intel, A Intel sempre a tingut ms xit.

*Primer Pentium

Per la banda d Intel, en aquesta generaci, va destacar el Pentium, el qual treballava a una velocitat de rellotge mxima de 233 multimdia, fins al punt de poder reproduir arxius de V . 3. . . Si i . Era capa de realit ar dues operacions a la vegada i permetia reproduir grans arxius

Aquesta sisena generaci de processadors va des de lany 1997 a lany 1999. Per la banda d Intel, en aquesta generaci, van destacar el Pentium Pro, el Pentium II, l Intel eleron i el Pentium III, al final daquesta generaci. Els 3 i tenien un cache de fins . primers arriben a una velocitat de rellotge de 400

a 512Kb, i el Pentium III arribava a una velocitat de rellotge de fins a 1 podem trobar avui dia, podien manejar fotografies, vdeos, jocs, text, etc.

Aquests processadors es podien utilit ar ja per a tots els tipus daplicacions que

*Mdul d un microprocessador Intel Celeron 9

Per la part dels A

podem trobar el A

K6 2 i el K6 3, que arribaven a unes i una cache de 256Kb. Aquests

velocitats de rellotge de fins a 750

processadors no noms van aconseguir fer la competncia als processadors d Intel, sin que tamb van acon seguir prendre-lis protagonisme i fins i tot van aconseguir fer-se amb una bona part del mercat en aquella poca.

*AMD K6-2

3. .3. S

i

Aquesta generaci s quasi ja la generaci actual, van aparixer el Pentium 4 i lA Athlon i el uron. i tenia una velocitat .

El Pentium 4 arribava a una velocitat de rellotge de 1

cache de fins a 2 b. enien bastants problemes de refrigeraci i de consum, cosa que els van fer bastant vulnerables al fracs en front als A

*Pentium 4

Els A

arribaven a unes velocitats de fins a uns 2,6

, una velocitat molt

semblant, per no dir igual a la que tenim ara mateix.

*AMD Athlon 10

3.3. Mi

l

En lactualitat estem en una situaci destancament en la velocitats dels nous processadors, els processadors ms actuals tenen unes velocitats de rellotge duns 3 i una velocitat cache de 4 b.

*Microprocessador actual d Intel, Intel Core i7

El que sest fent en lactualitat s intentar augmentar la velocitat dels busos de dades i incloure ms nuclis dins dun mateix processador.

3.4. Mi

l

Pi

Picaxe s un sistema delectrnica i programaci principalment dissenyat per ser utilit at en un format educatiu o per hobbies. Els chips Picaxe no sels pot considerar ben b processadors, sin que els hem de considerar controladors, microcontroladors, per al cap i al fi controladors. Els controladors, a diferncia dels processadors, no porten en el seu interior cap coprocessador matemtic o AL unitat aritmtico lgica). Aquests controladors han de ser programats, especialment, amb el software de Picaxe, el Picaxe Programming Editor, que es un programa amb el qual pots programar tots els tipus de PI S controladors) i veuren la programaci, i els diagrames. El Picaxe Programming Editor programa utilit ant el sistema de programaci per Basic. Sn controladors de baixa potncia i baix rendiment, per molt tils per ser

utilit ats per fabricar sistemes dinfraroigs, alarmes i fins i tot per a pod er construir una casa domtica. Aquest controladors estan classificats segons el seu nombre de connexions amb la placa, hi ha controladors compostos de 8

11

connexions fins a altres controladors que poden tenir fins a unes 40 connexions. aquestes connexion s tamb sen poden dir pins.

*Microcontrolador Picaxe 18x, que utilitzar per contruir el robot de minisumo

En el meu cas els utilit ar per a fabricar un robot de minisumo. Per tant el microcontrolador Picaxe noms shaur dencarregar de controlar un sensor dultrasons i dos dinfraroigs. Per controlar aix es pot fer amb un PI de 18 pins. Picaxe

12

4. SensorsUn sensor o captador s un dispositiu capa de mesurar magnituds fsiques o qumiques per desprs convertir-les en altres magnituds, generalm ent magnituds elctriques per tal que siguem capaos de manejar -les. Els sensor han existit des de sempre, lhome porta inclosos en el seu cos molts sensors i de molts tipus diferents. Lhome experimenta sensacions com calor o fred (sensors de temperatura), dur o tou, fort o fluix, etc. Normalment els sensors estan fets de components passius (no tenen la capacitat de controlar el corrent en un circuit) i components actius (sn aquells que sn capaos de excitar els circuits o de realitzar guanys o control del mateix). Sutilitzen per mesurar i valorar diferents estmuls i els transmeten com una senyal a un altre dispositiu, el qual els utilitza com a informaci, b per a efectuar algun accionament, control, etc, o b per a elaborar alguna taula.

.1. Caractersti ues dels sensors- Rang de mesura (range): domini que t un sensor en la seva magnitud de mesura. Entre el valor mxim que pot detectar i el valor mnim. - Resoluci (discrimination): s la mnima diferncia entre dos valors prxims que el sensor pot diferenciar. - Exactitud (accuracy): s la diferncia entre el valor real de la sortida del sensor i el sensor teric. Sacostuma a donar en valor absolut o relatiu. - Precisi: s la capacitat del sensor a obtenir la mateixa sortida quan es realitzen varies lectures de la mateixa entrada en les mateixes condicions. Estima la desviaci de les mesures. Tamb sen pot dir repetitivitat. - Linealitat: proximitat de la corba caracterstica a una recta especificada. La linealitat equival a la sensibilitat constant.13

- Sensibilitat: relaci entre la variaci de la magnitud de sortida amb la variaci de la magnitud de la entrada. -Saturaci: s la no linealitat produda per la disminuci de la sensi bilitat, especialment al principi o al final del rang de mesura del sensor. - Histresis: diferncia entre valors de sortida corresponents a la mateixa entrada, segons la trajectria seguida per el sensor. - Rapidesa de resposta: pot ser un temps fix o dep endre de quan vari la magnitud a mesurar. Depn de la capacitat del sistema per seguir les variacions de la magnitud dentrada. - Derives: sn altres magnituds, apart de la mesurada com a magnitud dentrada. Poden ser magnituds ambientals com la humitat, la temperatura o altres com lenvelliment (oxidaci, desgast, etc.) del sensor.

.2. Classificaci dels sensors- Passius: necessiten lajuda denergia externa. Resistius: sn els quals transformen la variaci de la magnitud a mesurar en una variaci en la seva resistivitat elctrica. Un exemple termistors que serveixen per mesurar la temperatura. daquests poden ser els

Capacitius: sn els quals transformen la variaci de la magnitud a mesurar en una variaci de la capacitat dun condensador.

Inductius: sn els que transformen la variaci de la magnitud a mesurar en una variaci de la inductncia duna bobina.

- Actius: sn capaos de generar la seva prpia energia. Tamb sn denominats sensors generadors.

14

4.3. ipus de sensors - Sensors dinfraroigs: el sensor dinfraroig es un sensor electrnic capa demesurar la radiaci electromagntica infraroja de cossos en el seu camp de visi. Tots els cossos emeten una quantitat de radiaci, aquest tipus resulta invisible per lespectre visible, ja que aquesta radiaci es troba per sota el rang que nosaltres veiem de la llum visible (ms baix duns nm).

Els sensor dinfraroigs tenen moltes aplicacions i molt variades:1. Aplicacions domstiques: sutilitzen en electrodomstic com forns i

microones per mesurar la distribuci de la calor dins seu. En lmbit domstic tamb es poden fer servir com a sensors detectors de fum.2. Aplicacions en les cincies mdiques i biolgiques: sutilitzen per

processos de reconeixement, per exemple els de mama i els de msculs, ja que aquest mtode de diagnstic s un mtode no invasor. Una altre aplicaci tamb dins del camp mdic s com a termmetre.3.

Aplicacions en la seguritat area i territorial: sn utilitzats

principalment per les forces armades, per obtenir un senyal trmica del camp. Tamb sn utilitzats en el camp de larmamentstica, utilitzats en moltes armes equipades amb mires trmiques.4. Aplicacions en lautomobilisme: sutilitzen en la seguritat i el confort en

la conducci. Sutilitzen en sistemes antiboira, millores de la visi del conductor i detecci dels ocupants per la activaci dels airbags intelligents, aix per la banda de la seguritat, per la banda del confort poden ser utilitzats per controlar la temperatura de la cabina i controlar la qualitat de laire.5. Aplicacions com a perifric i productes de consum: en el futur

sutilitzaran en termstats per controlar les temperatures de cossos.6. Aplicacions en el camp de la tecnologia i la robtica: sn utilitzar molts

cops com a detector de obstacles, lnies, etc. Els sensors dinfraroigs es poden classificar en de tipus de senyal emesa:15

classes diferents, depenent

. Sensors reflectius: aquest tipus de sensor presenta una cara frontal amb un led i un fototransistor. Aquest sistema serveix per mesurar la radiaci provinent de la reflexi del raig de llum del led. El funcionament del sensor pot variar depenent sobre la superfcie que sutilit i, ja que s molt important el coeficient de reflectivitat de lobjecte. 2. Sensors de ranura Sensor Break-Beam): aquest tipus de sensor segueix el mateix tipus de funcionament que el dels sensors reflexius, per en aquest tipus de sensors els dos components a la mateixa altura, a banda i banda duna ranura normalment estreta, encara que en hi ha altres amb ranures ms grans. Aquests sensors sutilit en principalment per aplicacions industrials, tot i que tamb es poden utilit ar, per exemple, per co mptar les voltes dun volant. 3. Sensors modulats: segueix el principi de funcionament que els sensors reflexius, per aquests utilit en la emissi duna senyal modulada, gracies a aix poden reduir molt la influncia de la illuminaci ambiental. Es fan servir per detectar obstacles, per mesurar distncies, detectar presencies, etc, tot aix tenint una relativa independncia a la illuminaci.

*Sensor infraroig reflectiu CNY70.

4. Sensors descombrada: els sensors realit en una escombrada horit ontal de la superfcie reflectant utilit ant senyals modulades, normalment sutilit en per aconseguir mesures de la superfcie en sistemes en que el desplaament del dispositiu s perpendicu lar a leix dexploraci del sensor.

16

- S

objecte en lespai i preveure on estar abans que es mogui. Es basen simplement en probabilitats i estadstiques de moviment. Els sensors de p osici poden donar, segons la seva construcci o muntatge, una posici lineal o angular. Sn sensors molt sensibles que davant dun moviment brusc o inesperat poden actuar de manera errnia i fallen en el seu funcionament, per alhora quan estan funcionant correctament sn sensors molt precisos, cosa que fa que els haguem de tenir en compte. Sn utilit ats principalment en alarmes de policia, per detectar lladres, o en cotxes, utilit ats com a sensor daparcament o per detectar altres cotxes. varis tipus de sensors diferents: 1. Electromecnics: es situen el punts estratgics a detectar, per exemple en sistemes industrials i mquines en general. ommuten directament qualsevol senyal elctrica. enen una vida limitada i noms poden detectar posicions determinades degut al seu redu t tamany. 2. agntics: poden ser els sensors utilit ats en lefecte all i sn intre dels se nsors de posici hi ha

utilit ats normalment en aplicacions industrials.

3. Inductius.

i i : la seva funci s detectar la posici de un determinat

*Sensor de l efecte Hall.

4. Potenciomtrics. . ptics: els formen les cllules fotoelctriq ues i els Encoders.

17

que sactiven o es desactiven quan entren amb contacte amb un objecte. La seva simplicitat i robustesa fan que siguin molt utilit ats en robtica.

-S

fotoelctrics, ja que emet una senyal ultrasnica y aquesta senyal s rebuda per un receptor. i ha dos aplicacions molt importants on es fan servir els ultrasons. La primera s el sonar, el qual s molt utilit at en la navegaci, per detectar altres bucs i tamb en els submarins. La segona aplicaci important dels ultrasons s en els ecgrafs els quals sn utilit ats per estudiar linterior del cos hum quan no s possible utilit ar raigs X, ja que els ultrasons no sn perjudicials per a la salut. Un ultras s una ona acstica la qual la seva freqncia est per sobre de lespectre audible per loda humana una oda sana i jove s sensible en les freqncies compreses entre els 20 utilitzen per orientar -se, com un radar. i els 20kHZ), la freqncia dun ultras s de ms de 20kHz. Alguns sers vius com els dofins o els rat penats els

$! # ! " !

lt

-S

t

t : aquests sn els sensors ms simples, sn interruptors

*Sensor de contacte.

: es basen en el mateix funcionament que els captadors

*Sensor d ultrasons Srf005.

18

Depenent del recorregut que realitzi la senyal emesa podrem diferenciar-los entre els de barrera o els de reflexi.1. Captadors per barrera: detecten lexistncia dun objecte perqu

interfereix a la recepci de la senyal ultrasnica.2. Captadors per reflexi: la senyal ultrasnica s reflectida per lobjecte,

i aquesta senyal ultrasnica reflectida s captada pel receptor, cosa que indica al sistema que hi ha un objecte. - Sensors de moviment: els sensors de moviment permeten la mesura de la fora gravitatria esttica (canvis dinclinaci), la mesura de la acceleraci dinmica (acceleraci, vibraci i xocs) i la mesura inercial de la velocitat i la posici (la velocitat mesurant un eix i la posici mesurant els dos eixos). Aquest tipus de sensor s un dels ms importants i utilitzats en robtica, ja que ens dona informaci sobre les evolucions de les diferents parts que formen el robot, i daquesta manera podem controlar amb un grau elevat de precisi la evoluci del robot en el seu entorn de treball. Dintre dels sensors de moviment podem distingir entre tipus diferents:

1. Sensors de lliscament: aquest tipus de sensor sutilitza per indicar al

robot amb quina fora ha dagafar un objecte per que aquest no es trenqui al aplicar-li una fora excessiva, o al contrari, que no es caigui de les pinces del robot per culpa de no haver-lo agafat amb la fora necessria. El seu funcionament es simple generalment, ja que aquests sensors es troben installats en les pinces del robot, primerament el robot intenta agafar lobjecte amb una fora determinada i intenta aixecar -lo, si es produeix un petit lliscament entre lobjecte i les pinces, la fora s incrementada immediatament, aquesta operaci s repetida fins que selimina el lliscament entre lobjecte i les pinces.2. Sensors de velocitat: aquests sensors poden detectar i determinar la

velocitat dun cos tant si s lineal com angular, per la aplicaci ms utilitzada daquest tipus de sensor s en la medici de la velocitat angular dels motor s que mouen les diferents parts del robot. Per mesurar la velocitat angular dun motor, aquest sensor utilitza una dinamo tacometrica acoblada. Aquests tipus19

de sensor al ser mecnics es deterioren i poden produir errors en la mesura al cap del temps. Existeixen tamb altres tipus de sensors per mesurar la velocitat, consisteixen en fer passar un feix de llum a travs dun disc perforat subjectat a leix del motor, depenent de la freqncia que el disc perforat tall el feix de llum, ens indicar la velocita t del motor. 3. Sensors dacceleraci: sn un tipus de sensors molt importants, ja que la informaci soferta per un objecte o part dun robot s de vital importncia, ja que si un bra robtic, per exemple, sofreix una acceleraci inesperada pot provocar un moviment tamb inesperat, per aix sn molt importants aquests sensors, per preveure aquests moviments.

*Sensor de moviment utilitzat en alarmes.

-S

ms com que es mesura en una aplicaci electrnica. Hi han 3 tipus de sensors de temperatura: 1. ermopars: els termopars utilitzen la tensi generada en la uni de dos metalls en contacte trmic, degut als seus diferents comportaments elctrics. 2. esistius: els constitueixen els esistance emperature etector) o P 100 basada en la dependncia de un conductor amb la temperatura, estan caracteritzades per un coeficient de resistivitat positiu P Positive ermal oefficient). amb ho sn les egative ermal oefficient), que tamb sanomenen termistors i tenen un coeficient negatiu.

3)4 3)% 21% %0 ')('&%t t

: probablement sigui la temperatura el parmetre fsic

20

3. Semiconductors: es basen en la variaci de la conducci de una uni p -n polaritzada directament.

*Sensors de temperatura NTC.

utilitzats principalment en alarmes de rentadores, humificadors, higrmetres, incubadores, sistemes respiratoris mdics, etc. hi ha de dos tipus: 1. Sensors dhumitat capacitius: el forma un cond ensador de dues lmines dor com plaques i com a dielctric una lmina no conductora que varia la seva constant dielctrica en funci de la humitat relativa de la atmosfera ambient. El valor de la capacitat es mesura com humitat relativa. 2. Sensors dhumitat resistius: un elctrode polmer muntat en un tndem censa la humitat en el material. A ms a ms un circuit condicionador i linealitzador dona un sortida estndard.

C BA @ 798765

- S

h

it t: detecten la humitat relativa de latmosfera ambient. Sn

*Sensor d humitat.

21

- S

Funcionen amb un sistema de resistncies variables i una membrana que actua amb la pressi. Una pressi sobre la membrana fa variar el valor de les resistncies i daquesta manera podem calcular la pressi atmosfrica.

gira un cos magntic i al donar voltes commuta un interruptor magntic exterior i conten les pulsacions. - Per turbina: contant les voltes. - Per vibracions: un element mecnic vibra al pas del caudal i es mesura la freqncia.

pressi diferencial entre dos punts separats de mesura en un tub.22

YW`YX RW TVUTSR

-S

Q FFDH P DI FHGFED

i : sn sensors que mesuren la pressi atmosfrica.

*Sensor de pressi utilitzat en les rodes dels cotxes.

l: serveixen per mesurar el caudal. hi ha de quatre tipus:

1. Electromecnics: poden ser: - Per pistons: mesurant el volum de cada pistonada. - Per turbulncies: per el pas del caudal a traves dun cilindre on

*Sensor de caudal electromecnic.

2. Magntics: saplica un camp magntic perpendicular al caudal. 3. Ultrasnics: saplica un emissor i un receptor dultrasons. 4. Semiconductors: per diferncia de pressi utilitzen un sensor de

quatre tipus:

t un bobinat secundari que proporciona una tensi proporcional a la corrent que circula pel cable. Sutilitzen per transformadors de corrent. 2. esistius: sutilitza en les resistncies de Shunt. Una resistncia provoca una caiguda de tensi proporcional a la corrent que circula en la resistncia de Shunt que estem mesurant. 3. Magntics efecte Hall): el sensor mesura el camp magntic de un nucli. 4. Bobina ogowski: mesuren els canvis del camp magntic al voltant dun fil en el que circula una corrent per produir una senyal de voltatge que s proporcional a la derivada de la corrent.

intensitat de llum detectada. 2. ptoelectrnics: un fotodode transforma la intensitat lluminosa en Di MOS.

corrent elctrica. 3. Sensors dimatge

wv pu rtsrqp

-S

ig e gh a baeedg af edcball

-S

t l

ti

: mesuren la corrent elctrica dun circuit.

hi de

1. Inductius: el cable a mesurar passa a traves de un nucli magntic que

*Sensor de corrent elctrica.

: detecten llum. hi ha de tres tipus:

1. Resistius LDR): varien la seva resistncia interna en funci de la

*Sensor de llum LDR.

23

MOS, que posteriorment processen la imatge obtinguda amb un DSP processament digital de senyals). Sutilitza en sensors dempremtes digitals, escners de retina, escners de la m i reconeixement facial.

-S

de polluci negatiu, que segons sigui ms gran lacumulaci de gas en laire ms disminueix la resistncia. 2. Semiconductors. hi han de diferents tipus, sensibles al prop , al met, al monxid de carboni, a lamonac, etc.

material radioactiu, que quan entra fum en aquesta cambra es produeix un canvi de ionitzaci i es processa la senyal a traves dun complex circuit integrat, que envia una alarma i disposa de un driver de led i brunzidor. 2. Fotoelctrics: es basen en una barrera dinfraroigs collocats en una cambra que quan entra fum hi ha una interrupci del feix dinfraroigs, que es processa a traves dun circuit que envia una alarma i a ms a ms disposa dun driver de led i brunzidor.

fe d

-S

yxf :

- S

i

ti

: els sensors biomtrics es basen en sensors dimatge

*Sensor biomtric utilitzat per llegir empremtes dactilars.

: hi ha dos tipus diferents: P , amb un coeficient

1. Resistius: el sensor el forma una resistncia

*Sensor de gas.

hi ha de dos tipus:

1. Inics: els sensors de fum inics es basen en una cambra inica, amb

*Sensor de fum utilitzat en cuines.

24

la conductivitat duna soluci o concentraci. El sensor de conductivitat mesura la capacitat duna soluci en conduir una corrent elctrica entre dos elctrodes.

p o mnlhjm gl ikjihg

-S

ti it t: els sensors de conductivitat sutilitzen per mesurar

+Sensor de conductivitat.

25

5. RobotsUn robot s una entitat virtual o mecnica artificial controlada per ordinador o programada per moures, manipular objectes i realitzar treballs alhora que interactua amb el seu entorn, en la prctica un robot s en general un sistema electromecnic que per la seva aparena o pels seus moviments, ofereix la sensaci de tenir un propsit propi. El fi dun robot s el de realitzar tasques repetitives, difcils, desagradables o perilloses per lsser hum i convertir aquestes tasques en tasques rpides, senzilles i fer-les amb ms precisi de la que ho podria fer un sser hum. Els robots exigeixen 3 elements claus: 1. P 2. m i ili m significa disposar de capacitats computacionals i de i capacitat per realitzar accions en el seu entorn

manipulaci de smbols, un robot s un computador. i no ser un sol processador de dades, un robot s una mquina. 3. l i ili un robot ha de ser flexible ja que ha de poder operar un ampli ventall de programes i manipul ar materials de formes diferents. I es poden classificar segons el seu tipus destructura: 1. i sn robots amb forma humana i imiten el comportament

de les persones humanes, el seu gran problema s lequilibri ja que sn bpedes. 2. M il es desplacen mitjanant un plataforma amb rodes, aquests sn sistemes de locomoci que imiten a animals. robots sencarreguen de transportar peces dun lloc a un altre. 3. Z m i Aquest tipus de robots sn utilitzats freqentment per la exploraci de volcans o espacial.

*Robot zoomorf. 26

4. Poliarticulats: mouen les seves extremitats amb pocs graus de

llibertat. La seva utilitat principal s industrial, per desplaar elements que necessiten molta cura. La paraula robot por referir -se tant a sistemes mecnics fsics com a sistemes virtuals de soft are, encara que sacostuma a eludir als segons amb el terme bots. Un bot s una abreviatura de robot, es refereix a un programa informtic que realitza moltes funcions i molt diverses, imitant el comportament dun hum. Un bot es una definici funcional, pot estar dissenyat amb qualsevol llenguatge de programaci, i pot funcionar en molts sistemes, des de servidors fins a unitats mbils. No est ben clar quines mquines es poden considerar robots i quines no, per est clar que un robot ha de fer una srie de coses per norma general. Aquestes coses poden ser: moures, fer funcionar un bra mecnic, sentir i manipular el seu entorn i mostrar un comportament intelligent, especialment si imita el comportament dhumans o animals. Moltes vegades se sol el relacionar el terme autmat amb el terme robot, per no sn ben b el mateix, ja que el robot s un mecanisme intelligent que s capa de realitzar accions per si mateix, en canvi un autmat s una estructura mecnica que imita els moviments dun ser viu, i acostuma a fer una srie de moviments limitats i programats prviament.

5.1. Histria dels robotsEl terme robot procedeix de la paraula txeca robota, la qual significa treball obligatori. Va ser utilitzada per primera vegada en lobra de teatre R.U.R (robots universals de Rossum), estrenada el gener de a Praga. En aquesta obra el gerent duna fbrica construa uns ssers que estan en plena disposici dels humans, i mentre aquests ssers realitzaven totes les tasques de lempresa els humans es dedicaven nica i exclusivament al oci.

27

Pel que fa a la histria, primer van venir els autmats i molts anys ms tard ja els robots. Els primers autmats els podem trobar ja abans de crist, precisament el segle IV aC, quan el matemtic grec Arquitas de arento va construir una au mecnica que funcionava amb vapor i que la va nomenar La Paloma. amb lenginyer Hern de Alexandria 10 -70 dC) va crear varis dispositius automtics que els usuaris podien modificar, aqu ests mecanismes funcionaven amb aigua, vapor i pressi daire. Al azari 1136-1206) era un inventor musulm que va crear una srie de

mquines entre les quals hi havia estris de cuina, autmats musicals que funcionaven amb aigua i el 1206 els primers rob ots humanoides programables. Les mquines tenien el aspecte de quatre msics a bord dun bot en un llac, el seu mecanisme tenia un tambor programable amb clavilles que xocaven amb petites palanques que activaven mecanismes de percussi. Es podien canviar els ritmes i patrons solament movent les clavilles.

*Al Jazari.

Altres autmats amb aparena humana les podem trobar en els rellotges de les esglsies medievals i els rellotgers del segle XVIII eren famosos per les seves enginyoses criatures mecniques. A principis del segle XIX trobem un japons que es deia Hisashige anaka el qual era conegut com lEdison japons i va crear una srie de joguines mecniques extremadament complexos, i alguns servien per servir el te. A partir daqu ja tota la evoluci de mquines automatitzades va comenar a anar molt ms rpid gracies a la revoluci industrial, ja que van idear moltes mquines capaces de realitzar molts treballs i duna manera rpida i efica.28

Un dels que ms va destacar dintre de la revoluci industrial va ser

ikola

esla, el qual va inventar entre altres coses els motors dinducci, apart dels motors tamb va inventar molts vehicles controlats a distncia per rdio. Ell mateix s tamb una de les persones a les que se lhi atribueix la invenci de la rdio. A ms a ms esla va ser un visionari el qual va escriure molt sobre mecanismes intelligents que eren capaos de fer accions molt complexes , eren mecanismes capaos de fer accions equivalents a les que podria fer un hum.

*Nikola Tesla.

A partir daqu ja molts inventor van idear moltes mquines amb funcions i processos molt diversos. Algunes mquines daquestes podien ser: Un bra robtic molt primitiu que es podia programar per fer treballs molt variats. Va ser inventat per eorge C.Devol al 1954. eneral Motors per funcions de El robot Unimate que podia ser ensenyat per a realitzar moltes feines de forma automtica i que va ser portat a Va ser inventat per manipulaci de peces, aquest va passar a ser el primer robot industrial . eorge C.Devol conjuntament amb fabricar oseph F.Engleberger al 1958, ms tard Devol i Engelberger van fundar la primera companyia dedicada exclusivament a robots, Unimation, Inc. A partir daquest punt es pot considerar el comenament de la robtica tal i com nosaltres la coneixem. Una m mecnica controlada per ordinador amb sensors tctils anomenada MH-1. Va ser inventada per H.Ernst al 1962. Aquesta m evolucionar adaptant -li una cmera de televisi. amb en el 1962 omovic i Boni van desenvolupar una altre m amb sensors de pressi per a la detecci dobjectes.29

-

El robot comercial Versatran, que era una espcie de bra robtic, al 1963 per la American Machine and Foundry Company AMF).

*Versatran.

-

Al 1972 es va desenvolupar a la universitat de ottingham, a Anglaterra, el SIRCH, un robot capa de reconixer i orientar objectes en dues dimensions. Al 1974 la empresa Cincinatti Milarcron introdueix al mercat un robot anomenat 3, el qual era capa daixecar un pes de fins a 100 lliures i podia seguir objectes en una lnia de muntatge. Era controlat per computador.

-

A mitjans dels 80 el progrs era illimitat, ja que van haver molts grans inversors del sector de lautombil, que va apostar fort per aquestes noves tecnologies. A partir daquest moment sortien contnuament al mercat robots, autnoms o controlats per computador, que podien ser utilitzats per feines de tot tipus, principalment eren usats en fbriques i industries. Al 1995 ja funcionaven uns 700.000 robots en el mn industrialitzat. Uns 500.000 eren utilitzats al ap, 120.000 a Europa i uns 60.000 a Est ats Units. Aquests robots sn utilitzats en feines perillosos o desagradables pels ssers humans, com poden ser, en laboratoris, treballar amb sang o orina. amb sn molt utilitzats per realitzar feines feixugues i repetitives, ja que els robots poden fer aquestes feines sense cansar-se, amb precisi i 24 hores al dia.

30

Un dels mercats que utilitza ms els robots s el mercat de lautomobilisme, lexemple ms clar s lempresa eneral Motors, dEstats Units. Aquesta empresa utilitza uns 16.000 robots per ta sques de muntatge, pintura, soldadura, manipulaci de peces, etc. Els robots sn utilitzats en tots els mbits avui dia, una de les funcions que donen ms fama als robots pot ser lexploraci. La detecci dun vaixell enfonsat, especialment si s un buc que transporti mercaderies perilloses, s una feina arriscada pels humans i els robots sn capaos de realitzar -la sense perill. Els robots poden arribar a molts llocs on els humans encara no som capaos darribar-hi, com pot ser el fons martim o la superfcie dun altre planeta. La ASA fa un gran un dels robots, actualment est enviant sense parar sondes a Mart i piter per a la detecci daigua en el cas de Mart i per a la detecci delements qumics a latmosfera en el cas de piter.

*Sonda Phoenix que va ser enviada a Mart per treballs d exploraci.

Els robots a ms a ms de tenir una gran capacitat de control, mobilitat i seguiment dobjectes, sn uns experts de la precisi, per aquest motiu, actualment sn utilitzats per cirurgian s en operacions de gran precisi, i sn controlats per ordinador pels cirurgians.

31

5.2.

l

i

En un futur no molt lluny els robots sencarregaran de totes les feines, o gaireb de totes. Aix far molt ms fcil la vida dels humans, cosa que ser un aven molt important i millorar amb escreix la nostra qualitat de vida. Per laltre banda podria suposar un gran problema, econmic i social, ja que reduirien amb gran quantitat els llocs de treball, la qual cosa suposaria un gran problema per leconomia mundial, si tot est controlat pels robots, els humans es queden sense feina. Un altre aven important que fa que la nostra vida pugui ser molt millor, sn tots els prototips que sestan utilitzant avui dia en medicina, i que en un futur deixaran de ser noms prototips i a ser utilitzats normalment. Aquests dispositius sn en gran part nanorobots, que sinsereixen al cos i poden detectar malalties amb molta rapidesa i facilitat. Hi ha molta gent que es pregunta si en un futur, els robots podrien arribar a destruir la humanitat i fer-se amb el poder del mn. Un bon exemple podria el podem trobar a la pellcula Yo robot, en la qual els robots evolucionen sols i comencen a pensar per si mateixos. Podria passar que en un futur els robots agafessin el poder del mn, per els robots no estan dissenyats per evolucionar ni per pensar lliurement. En un futur, es podrien implantar en la memria dels robots unes lleis escrites per Isaac Asimov, un escriptor rus de cincia ficci, que va escriure tres lleis, ms una altre llei zero afegida ms tard, les quals havien de ser implantades en els robots.

*Isaac Asimov. 32

Actualment no sutilitzen aquestes lleis ja que els robots no tenen prou capacitat per arribar a entendre el seu significat ni avaluar les situacions de perill, per daqu un temps es podrien arribar a utilitzar. Les lleis sn:Llei ero: un robot no far mai mal a la humanitat, ni permetr que la

humanitat sigui danyada.Primera Llei: un robot no far mai mal a un hum, ni permetr que u n hum

sigui danyat, a no ser que aquesta llei infringeixi a una llei de major ordre.Segona Llei: un robot ha dobeir qualsevol ordre donada per un hum, a no

ser que aquesta ordre infringeixi una llei dordre major.ercera Llei: un robot ha de protegir la seva existncia a no ser que per

aquesta protecci shagi de contradir a una llei de ordre major. Aquestes lleis estan pensades per ser inserides dins de la memria dels robots humanodes, els quals podrien ser personatges de l a vida pblica en un futur.

5.3. ipus de robotsExisteixen molts tipus de robots diferents, segons la seva estructura, capacitat de moures, grau dautomatitzaci, etc. En aquest apartat em centrar a estudiar noms els tipus de robots autnoms que formen part de les categories del concurs de robtica Jet daqu a Terrassa. Aquest tipus de robots sn els velocistes, rastrejadors, sumo i minisumo. Especialment em centrar en els robots de minisumo, ja que sn els que estic treballant.5.3.1. Velocistes

Els robots velocistes han de ser capaos de seguir una lnia dun circuit senzill dun manera rpida i efica. Lobjectiu s el daconseguir recrrer el circuit en el menor temps possible, superant el temps de ladversari.33

El circuit dels robots velocistes s un circuit tancat, sense bifurcacions, ni corbes molt tancades. La pista ha de ser llisa, sense sots ni tnels, ser de color blanc i les lnies que delimiten la calada seran de color negre. Els robots velocistes no poden superar una amplitud de 20cm i 30cm de llargada, la seva alada ser illimitada. Aquestes mesures sn amb el robot plegat, un cop comena la competici es poden desplegar altres mecanismes, per tant aquestes mesures no calen que es compleixin durant la durada de tota la competici. En la categoria dels velocistes el pes no est limitat. La sortida ser de forma manual i els robots no podran tenir cap part en moviment abans de la sortida. El robot ha de ser totalment autnom, no pot haver -hi cap comunicaci entre el robot i el con structor/programador del robot. Els participants hauran de comparixer a lrea de competici com a mnim 2 minuts abans de comenar la competici. Si no apareixen sels cridar per megafonia i si al cap dun minut encara no hi han aparegut sels i adjudi car el pitjor temps possible: 3 minuts. En el moment de comenar la competici noms hi podr haver un membre de cada equip dins de lrea de seguretat. Els robots tenen un temps mxim de 3 minuts per a finalitzar la cursa.

*Robot velocista.

34

5.3.2. Rastrejadors

Els robots rastrejadors han de ser capaos de seguir una lnea blanca sobre un fons negre amb la mxima velocitat possible. Lobjectiu de la prova consta en arribar a la meta amb el mnim temps possible, el primer robot en arribar-hi guanyar la prova. La pista de la cursa ser una pista semblant a la dels velocistes, per una mica ms rebuscada, sintentar que la pista sigui el ms llisa i regular possible, per de totes maneres els robots han destar preparats per poder suportar algun tipus dirregularitat que hi pugui haver a la pista. Aquesta pista ser construda amb un lona, semblant a la tela asfltica que es fa servir per la construcci i les lnies blanques estaran fetes amb cinta allant blanca. En tot el recorregut del circuit no hi hauran bifurcacions i en les corbes el radi mnim de curvatura ser de cm. Entre els dos camins de la pista existir una distncia mnima de cm. cm damplada, encara cm, lalada del robot no

s recomanable que els robots no facin ms de que la normativa permet una amplada d e fins a queda limitada. El pes del robot tampoc est limitat.

Est totalment prohibida cap tipus de comunicaci amb el robot, ha de ser totalment autnom, tamb est prohibit que els robots danyin la pista ni que estiguin en moviment abans del comenament de la cursa. Els dos robots tenen un temps mxim de cas de que un robot surti fora de la pista, t minuts per acabar la cursa, en segons per retrobar el punt

pel qual havia sortit, si passat aquest temps el robot no ha si gut capa de tornar a entrar a la pista, el responsables de lequip pot collocar -lo de nou a la lnea de sortida, sempre i quan no pari el temps. Durant el transcurs de la cursa el responsable de lequip pot, en qualsevol moment, agafar el robot i collocar-lo de nou a la lnea de sortida. Es suggereix als participant que a lhora de construir el robot es tingui en compte els possibles canvis en la illuminaci ambiental, ja que no es garanteix un tipus especfic dilluminaci. Tamb es recomanable de construir un robot robust i resistent, ja que durant el transcurs de la35

competici no es disposar de molt temps entre curses per les possibles reparacions que puguin sorgir durant la competici.

*Robot rastrejador.

5.3.3. S m La categoria de robots de sumo, const de uns robots que emulen a lluitadors de sumo, el seu objectiu s el de realitzar un combat de sumo. Durant el transcurs del combat els robots han daconseguir fer fora a ladversari de lrea de combat, com els lluitadors de sumo. Lrea de combat, tamb denominada tatami, s una superfcie circular de 175cm de dimetre i 5cm de gruix. El color de la fusta ser de color negre setinat i les lnies blanques, fetes amb cinta allant. Durant el transcurs del combat la distncia mnima de seguretat amb el tatami ser de 1m, noms poden accedir a lrea de la competici durant lencesa i la retirada del robot, est totalment prohibit entrar dins de lrea de seguretat durant el combat. Els robots de sumo no poden superar unes dimensions de ms de 20cm damplada per 20cm de llargada, lalada no estar especificada, i tampoc no podran superar un pes mxim de 3Kg. La bateria s un punt molt important a tenir en compte a lhora de construir un robot de sumo, la bateria del robot de sumo ha de ser capa de suportar la durada de tots els36

assalts sense recrregues ni recanvis. autoritzaci dels jutges.

oms es pot recarregar la bateria

en cas duna aturada extraordinria, i sempre i quan es tingui la prvia

Lencesa del robot ser manual i els robots hauran de restar parats 5 segons abans de comenar a desenvolupar la seva tasca, i en cap cas podran malmetre la tarima de joc durant el transcurs del combat. El combat de sumo const de 3 assalts i en el moment del comenament del mateix, els robots estaran situats a una distncia de 75cm lun de laltre. El primer assalt comenar amb els robots collocats lateralment un de laltre, el segons amb posici frontal, i aix aniran alternant -se. Els jutges tenen la potestat de parar el combat quan ells decide ix, poden ser motiu de parada del combat que els dos robots restin sense immbils 30 segons, que restin sense tocar-se 30 segons o b que els robots estiguin empentant -se durant 45 segons sense que cap dels dos en surti beneficiat.

*Robot lluitador de sumo.

5.3.4. Mi i

m

La normativa general dels robots de minisumo s igual a la dels robots de sumo tpics, noms hi han unes quantes variacions pel que fa al tema de les dimensions dels robots, tatamis i demes.37

En diferncia als robots de sumo tpics, els robots de minisumo han de fer unes dimensions mximes de 10cm damplada per 10cm de llargada, i un pes mxim de 0,5Kg, com en el seus parents, els robots de minisumo, tampoc tenen una alada definida. El tatami de minisumo tamb varia la seva dimensi, fa 77cm de dimetre i 2,5cm de gruix. La distncia entre els robots al comenament del combat tamb varia, passa de ser de 75cm a 45cm. La distncia de lrea mnima de seguretat tamb varia, passa de ser 1m a 0,6m.

*Robot de minisumo.

5.3.5.

i lli

La categoria lliure s una categoria sense una normativa definida, es tracta de presentar un robot en pblic el qual ha dimpressionar dalguna manera al jurat, amb les seves habilitats. Poden entrar dins daquesta categoria molts tipus de robots diferents, des de braos robtics, fins a simple joguines caseres autmats.

38

6. Constru i d un robot de minisumo6.1. PlLa placa base o placa mare s una targeta dun circuit imprs en la qual es connecten tots els altres components del robot sensors, motors i alimentaci). Dins de la placa base es pot trobar el chipset, el microprocessador i els connectors, tant els que connecten amb els sensors, els de lalimentaci, els dels motors o els de la connexi amb lordinador, apart de totes les resistncies, condensadors i dodes. En el cas de les plaques bases dordinadors podem trobar tamb la ram, molts connectors ms variats. En aquest cas la placa que utilitzem per fabricar el robot s una placa provinent del Picaxe Axe 120, s una Picaxe PCB Picaxe Circuit Board). Aquesta placa disposa de 5 entrades 0,1,2,6,7), les entrades 1/2/6/7 tenen una resistncia de 10k i lentrada 0 una resistncia de 4.7k. Pel que fa a les sortides, la placa del robot en disposa 6 0,1,2,3,4 ,7), les entrades 0/1/2 sn utilitzades per usos generals, les entrades 4 i 7 sn utilitzades per els motors una per cada motor) i la sortida 3 s utilitzada especialment per el sensor dultrasons SRF004/005).7

*Placa base del robot de minisumo.39

6.2. S6.2.1. l El robot de minisumo disposa dun sensor dultrasons per poder detectar el robot rival. En aquest cas utilitzar el sensor SRF005 de la marca Picaxe, el qual estar connectat a la sortida 3 poder connectar aquest sensor. ) de la placa, la qual ja s espec ial per

El sensor SRF005 s capa de detectar un cos a un distncia mnima de 3cm i a una distncia mxima de 3m. s dunes dimensions molt redudes, uns 43x20x17cm.

*Sensor dultrasons SRF005

40

6.2.2. I

i

Els sensors dinfraroigs tamb sn uns sensors basics per un robot de minisumo, serveixen per poder detectar les lnies blanques que indiquen el lmit del ring pista on es realitzen els combats de robots de minisumo). En el cas del meu robot de minisumo far servir els sensors dinfraroigs CNY70, fabricat per la marca Vishay, s un sensor dinfraroigs reflectiu. unes dimensions de 7x7x6mm i una distncia mnima operativa de 0.5mm.

*Sensor infraroig reflectiu CNY70.

6.3. MEls motors del meu robot de minisumo seran dos, un per la roda dreta del robot i laltre per a la roda esquerra. Sn uns motors comprats directament de la pgina Picaxe, la qual cosa fa daquest robot un robot quasi 100% Picaxe. Els motors es diuen solar motors, tenen unes dimensions redudes 33mm de longitud per 22mm de dimetre), cosa ptima per utilitzar -los en un robot de minisumo. reballen a un voltatge entre 1,5V i 9V, una corrent mxima de 0,134A i un velocitat angular mxima de 3060rpm. Van connectats cadasc dells a una sortida diferent dins de la placa base, aquestes sortides ja venen definides per a la placa. Aix permet un millor control dels motors, i ms fcil, i tamb permet tenir cada motor per separat i41

amb una manera de connexi prctica, sense soldadures ni res, que permet activar-los i desactivar-los de la placa base quan nosaltres vulguem.

*Motor solar.

6.4.

lim

i

El robot de minisumo salimentar mitjanant 4 piles AA, recarregables a poder ser, que donaran una potncia de 6 V, els quals, la major part aniran destinats a alimentar els motors. Els motors sn la part del robot que consumeixen ms, i que per tant necessiten un major voltatge, ja que han de ser capaos de moure tot el robot, i com ms gran sigui la potncia exercida pels motors, ms rpid podr anar al robot i com a conseqncia, una major quantitat de moviment per a poder emputjar el robot contrari. Aquestes piles van collocades en un portapiles de 4 piles que va connectat directament a la placa base. amb es podria tenir una doble alimentaci, una per a la placa base, ms baixa de voltatge, i una altre que vagui directament a lalimentaci dels motor, de ms alt voltatge. Aix permetria poder tenir una potncia ms gran dalimentaci pels motor, per el g ran inconvenient en un robot de minisumo s el espai que requereix aix i el disseny del robot, ja que el disseny del robot ja s prou complex per a organitzar un sol portapiles, de manera que aquestes es puguin treure i posar, amb dos portapiles, si hi cabessin, podria ser inviable o quasi inviable poder -ho organitzar duna manera que sigues funcional.

*Portapiles de 4 piles AA.42

6.5.Els robots de minisumo poden tenir rodes de moltes mides, materials i textures diferents. Les que jo utilitzar per a fabricar el robot de minisumo seran unes rodes sn unes rodes de neopr especialment dissenyades per a ser utilitzades en robots. Aquestes rodes sacoblen direc tament sobre el eix del motor i proporcionen una gran tracci, ja que estan fetes amb neopr pur. A ms a ms de tracci ofereixen un moviment suau i silencis gracies a lefecte amortidor de les rodes que ajuda a esquivar les irregularitats. Aquestes rodes tenen un dimetre de 45 centmetres, suficient per cobrir una bona part de lamplada del robot, aix suposar una major tracci i estabilitat.

*Rodes de neopr de

45cm de dimetre.

6.6. M1. Agafem la capsa de plstic que utilitzarem de xasss, i li fem un forat a la tapa superior per que puguin passar els cables a la placa base i dos forats ms que seran per on passaran les fixacions de la placa base, a una distncia de 4,5 centmetres del final de la tapa. A la base del robot farem un forat a cada banda de la base a 4cm del final de la capsa, per fer la sortida dels eixos del motor i poder -hi acoblar les rodes.

43

* apa superior del robot, on hi ha el forat pels cables.

*Base del robot, on hi ha un forat a cada banda per la sortida de leix del motor.

2. Acoblem el portapiles i els motors amb trmocola, que s un tipus de cola resistent, fcil daplicar i fcil de treure a la vegada, la qual sinjecta a la superfcie desitjada mitjanant una pistola. El portapiles shaur de collocar en posici lateral, ja que sin no es podrien extreure les piles de la cara inferior. Daquesta manera i amb molt de compte podem treure les piles de ambdues cares. Els motors han destar un a cada banda de la base, de manera que leix surti per el forat realitzat a la base prviament.

*Montatge de com ha de quedar lestructura del portapiles i els motors. 3. Passarem les dues fixacions de la placa base pels forats realitzats en el primer punt i els fixarem per la cara de sota la tapa amb termocola, la placa base haur destar situada de manera que lentrada del sensor dultrasons de 5 pins) estigui a la banda de davant de la tapa.

44

*Fixacions enganxades amb termocola per la banda de sota i com es veu per dalt.

4. Acoblem els sensors a la placa base. El sensors dultrasons srf005 el connectem a banda de davant , soldem les 5 potes del sensor amb els 5 pins de la placa.

*Sensor srf005 d ultrasons acoblat a la placa base.

Els sensors dinfraroigs CNY70 sn ms complicats de posar, ja que shan de resistncies entre les soldadures i poden anar connectats tant a una entrada digital com a una entrada a nalgica. Si estan connectats a una entrada digital es controlaran per if pin?=0 then... i si la entrada s analgica es controlaran per readadc ?,b0. Per mostrar com es connecten les resistncies i el sistema de montatge adjunto un esquema fet a m en el qual es veu molt clar. En els CNY70 hi ha connexions entre les seves potes, ja que els sensor consta de 4 potes i les entrades de la placa noms sn de dos pins.

45

5. Per acabar, unim les dues tapes, la superior amb la inferior i les ajuntem amb un cargol que ja b amb la caixa. Desprs connectem el cable de lalimentaci amb la placa base i els dels motors drets i esquerra amb els respectius connectors. Finalment, fixem les rodes als eixos, es poden fixar tamb amb termocola.

*Montatge del robot abans de conectar els cables i les rodes.

*Montatge final del robot de minisumo.

46

6.7. Programaci :El robot de minisumo es programa amb el llenguatge de programaci Basic, sha de crear un programa que controli totes les variables i ordeni al robot que fer en qualsevol moment, el programa podria ser aquest: (les coses entre cometes no les llegeix el robot, sn les explicacions del que fa aquella orde).

pause 4990 ' espera 4,99se ns

debug b0

'visulitza les entrades per pantalla.

if pin1=0 then etapa_2 'si el sens r de linia posterior (0=veu linia blanca) es zero salta a etapa2.

if pin0=0 and pin4=0 and pin1=1 then etapa_3 'si els sensors es uerra i dret de linia estan activats i el posterior desactivat salta a etapa3.

if pin0=0 and pin4=1 and pin2=0 then etapa_4 'si nomes el sensor es uerra veu linia i no es detecta presencia de robot a la dreta salta a etapa4.

if pin0=0 and pin4=1 and pin2=1 then etapa_5 'si nomes el sensor es uerra veu linia i si es detecta presencia de robot a la dreta salta a etapa5.

if pin0=1 and pin4=0 and pin3=0 then etapa_6 'si nomes el sensor dret veu linia i no es detecta presencia de robot a l'es uerra salta a etapa6. if pin0=1 and pin4=0 and pin3=1 then etapa_7 'si nomes el sensor dret veu linia i si es detecta presencia de robot a l'es uerra salta a etapa7. if pin2=1 and pin3=1 then etapa_8 'si els sensors infrarroigs davanters dret i es uerra detecten (1=veu objecte) salta a etapa8.

if pin2=1 and pin3=0 then etapa_9 'si nomes veu el sensor infrarroig dret salta a etapa9.

47

x

x

x

x

w

u

le b0=pins 'lle eix les entrades

x

x

v

q

t

e apa_1

u wv

u

e

t rsr q q

_0 'incia les variables

if pin2=0 and pin3=1 then etapa_10 'si nomes veu el sensor infrarroig es uerra salta a etapa10.

forward B 'fa girar el motor B (dret) endavant. goto etapa_1 'salta a la etapa_1 per comprovar les entrades.

bac ward A 'fa girar el motor A (es uerra) endarrera. bac ward B pause 800 'fa girar el motora B (dret) endarrera. 'espera 0,8 segons

forward B 'fa girar el motor B endavant. pause 400 'espera 0,4 segons, aix fa mitja volta.

goto etapa_2 'salta a la etapa_2 per anar endavant. etapa_4:

bac ward B pause 400

'fa girar el motora B (dret) endarrera. 'espera 0,4 segons, aix? gira cap a la dreta.

goto etapa_2 'salta a la etapa_2 per anar endavant. etapa_5: bac ward A 'fa girar el motor A (es uerra) endarrera. bac ward B pause 400 'fa girar el motora B (dret) endarrera. 'espera 0,4 segons

goto etapa_2 'salta a la etapa_2 per anar endavant. etapa_6: 48

y

forward A

'fa girar el motor A (es uerra) endavant.

y

y

{

{

{

{

{

z

etapa_3

y

forward A

z'fa girar el motor A (es uerra) endavant.

etapa_2

y

bac ward A 'fa girar el motor A (es uerra) endarrera. forward B 'fa girar el motor B (dret) endavant. pause 400 'espera 0,4 segons

goto etapa_2 'salta a la etapa_2 per anar endavant. etapa_7: goto etapa_5 'salta a la etapa_5 per anar endavant. etapa_8: goto etapa_2 'salta a la etapa_2 per anar endavant. etapa_9:

halt B 'para el motor B (dret). pause 200 'espera 0,2 segons, aix? gira cap a la dreta.

goto etapa_2 'salta a la etapa_2 per anar endavant. etapa_10: halt A 'para el motor A (es uerra). forward B 'fa girar el motor B (dret) endavant. 'espera 0,2 segons, aix? gira cap a l'es uerra.

goto etapa_2 'salta a la etapa_2 per anar endavant. end 'Fi del programa

49

}

pause 200

}

forward A

'fa girar el motor A (es uerra) endavant.

}

}

|

7. ConclusionsEl treball de recerca ha sigut un treball llarg, que ha costat, sobretot en la part de construcci del robot, per sobretot ha sigut un treball que mha servit, per diversos motius. Primerament mha sigut molt til per conixer els tipus de sensors que existeixen, aix crec que ha sigut un dels f ets dels que he tret ms informaci i que mha servit ms. Mha servit per conixer els tipus de sensors que hi ha i conixer sobretot el seu funcionament, cosa que era tamb un dels meus objectius, el qual crec que he assolit amb escreix. Per una altre banda, he pogut conixer moltes coses sobre el mn de la robtica, des dels seus inicis fins a saber cap a on es dirigeix. Aquest ltim punt, del futur de la robtica, no estava dins dels meus objectius principals del treball de recerca, per ara, un cop realitzat aquest treball, madono que ha sigut molt til, ja que el futur de la robtica s un futur que tots viurem, s inevitable. s molt interessant saber cap a on anem, on sn els lmits i els temps que tardarem a viure-ho, s un tema del que hi ha molt a informaci i del qual es podria realitzar un treball de recerca sencer sobre aquest tema. Per acabar, durant la construcci del robot de minisumo mhe adonat que la robtica no s noms connectar uns quants cables a uns sensors i pensar que ja funcionar el robot. La robtica s molt ms complexa, shan de calcular tensions per tal que tot funcioni correctament, soldar cables als sensors i posar hi resistncies si fa falta. A part daix sha de realitzar un programa que controli totes les variables, sense descuidar-se ninguna, i que controli correctament el robot. dimensions mximes de I en el cas del robot de minisumo ha de fer unes x , aquest apartat de la construcci del robot de

minisumo s lapartat del treball que no he pogut assolir tots els se us objectius, degut a la seva complicaci i manca dexperincia, segurament. En conclusi podria dir daquest treball que ha sigut una bona experincia, que pot ser que no he assolit tots els meus objectius i expectatives, per he aprs moltes coses que em podran servir per el futur. Tamb mha ajudat a decidir el50

meu futur, ja que al comenament del treball no sabia si fer a la universitat, enginyeria electrnica o enginyeria informtica i ara ja tinc clar que far enginyeria informtica. Gracies al treba ll de recerca que em va obligar a utilitzar a construir el robot, treball fonamental delectrnica, mhe adonat que lelectrnica no s ni el meu fort ni que tampoc magrada. Pot ser que durant el treball el que ms hagi aprs no hagi sigut electrnica, per si que aprs moltes coses sobre sensors, histria de la robtica i dels microprocessadors i programaci Picaxe amb basic, coses que em seran molt tils en un futur.

51

8. BibliografiaLlibres:Bsicos de la Robtica. Antonio Snchez. DISA. UPV. Enciclopdia Encarta. Los grandes inventos del seor humanidad. Las computadoras. Sedmay Ediciones, S.A. Reina de los ngeles. Greg Bear. Ediciones B.

Arxius PDF i datasheets:axe axe Building% Cny Curso_Picaxe Sensores Srf SA.Sensores and% Programming% a% Mini -Sumo _tutorial_es

P gines web:http:// . ikipedia.org (utilitzada en quasi tots els apartats) /deepblue.html .geocities.com/CapeCanaveral/Lab/ 41/basic.html

.hipc.org/hipc

Basic robotics: http:// The computer museum:

http://net.org/html/history/timeline/threads/robots/index.html Robotics history: http:// .robotics.utexas.edu/rrg/education/history/main.htm52

www.robotics.utexas.edu/rrg/education/history/dates_and_events/index.htm http://www.sabiosdelpc.net/hard -ware/1720-historia-de-los-procesadores.html http://www.taringa.net/posts/info/2663874/historia -de-los-procesadores-amd-_intel.html http://www.monografias.com/trabajos6/larobo/larobo.shtml http://html.rincondelvago.com/historia -de-la-evolucion-de-los-robots.html

53