UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL - repositorio.ug.edu.ecrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/2653/1/Tesis Completa Karen... · Robot Seguidor de Luz 41 GRÁFICO 17 Robot Seguidor de Personas

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS

COMPUTACIONALES

“ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE

DESTREZAS Y VELOCIDAD APLICADO A LA ROBÓTICA”

TESIS DE GRADO

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

AUTORA: KAREN PAOLA VÉLEZ SOLEDISPA

TUTOR: ING. DARWIN PATIÑO PÉREZ

GUAYAQUIL – ECUADOR

2014

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

“ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE DESTREZ AS Y VELOCIDAD APLICADO A LA ROBÓTICA”

REVISORES:

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas

CARRERA: Ingeniería en Sistemas Computacionales

FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PÁGS.: 142

ÁREA TEMÁTICA: Robótica

PALABRAS CLAVES: Robot móvil seguidor de líneas, luz y personas.

RESUMEN: El proyecto presenta el diseño y desarrollo de un robot móvil capaz de desplazarse en una pista blanca siguiendo una línea negra, así como también puede seguir un haz de luz y a personas sobre una pista lisa y sin ningún tipo de obstáculos.

N° DE REGISTRO: N° DE CLASIFICACIÓN: Nº

DIRECCIÓN URL:

ADJUNTO PDF SI NO

CONTACTO CON AUTOR: Vélez Soledispa Karen Paola

TELÉFONO: 0991635040

E-MAIL: [email protected]

CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN:

Universidad de Guayaquil

Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales

Dirección: Víctor Manuel Rendón 429 y Baquerizo Moreno, Guayaquil.

NOMBRE:

TELÉFONO:

X

III

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “ESTUDIO E

IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE DESTREZAS Y VELOCIDAD

APLICADO A LA ROBÓTICA” elaborado por el Srta. VÉLEZ SOLEDISPA

KAREN PAOLA, egresada de la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales, Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la

Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniera en

Sistemas, me permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y

revisado, la apruebo en todas sus partes.

Atentamente,

Ing. Darwin Patiño Pérez

TUTOR

IV

DEDICATORIA

Mi tesis la dedico con todo mi amor y cariño a ti Dios que me diste la oportunidad de vivir y de regalarme una familia maravillosa. A mis padres, porque creyeron en mí y porque me sacaron adelante, dándome ejemplos dignos de superación y entrega, porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi meta, ya que siempre estuvieron impulsándome en los momentos más difíciles de mi carrera, y porque el orgullo que sienten por mí, fue lo que me hizo ir hasta el final. Va por ustedes, por lo que valen, porque admiro su fortaleza y por lo que han hecho de mí. Y como no dejar de nombrarte abuelita querida si fuiste tú un pilar fundamental de este logro y aunque ya no estás junto a nosotros en mi corazón te mantendrás presente por siempre.

V

AGRADECIMIENTO

A Dios, gracias por todo lo que me has dado no pudo haber sido mejor. A mis padres, mis hermanos, mis abuelitos, a ustedes que son mi familia, ustedes que están cerca de mí apoyándome en cada momento les doy las gracias por todo. Quisiera dejar escrito mi agradecimiento a una persona muy especial que amo con toda el alma, y que me ha mostrado mil veces en su propio ejemplo lo que significa ser una gran persona, Rosa Soledispa Santana, gracias Mamá. Mil palabras no bastarían para agradecerles a todos su apoyo, su comprensión y sus consejos en los momentos difíciles. Gracias por creer en MÍ.

VI

TRIBUNAL DE GRADO

Ing. Fernando Abad Montero, M. Sc. Ing. Julio César Castro Rosado DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CISC, CIN

Ing. Darwin Patiño Pérez Nombres y Apellidos TUTOR PROFESOR DEL ÁREA-TRIBUNAL

AB. Candy González R.

SECRETARIO

VII

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”

VÉLEZ SOLEDISPA KAREN PAOLA

VIII




COMPUTACIONALES

ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE DESTREZAS Y

VELOCIDAD APLICADO A LA ROBÓTICA

Proyecto de Tesis de Grado que se presenta como requisito para optar

por el título de INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

AUTORA: VÉLEZ SOLEDISPA KAREN PAOLA

C.I. 131275922-6


Guayaquil, enero del 2014

IX

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor de Tesis de nombrado por el Consejo Directivo de

la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de

Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Grado presentado por la

egresada VÉLEZ SOLEDISPA KAREN PAOLA , como requisito previo

para optar por el título de Ingeniera en Sistemas Computacionales cuyo

problema es: ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE

DESTREZAS Y VELOCIDAD APLICADO A LA ROBÓTICA considero

aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

Vélez Soledispa Karen Paola 1312759226

Apellidos y Nombres completos Céd ula de ciudadanía N°

TUTOR: Ing. Darwin Patiño Pérez

Guayaquil, enero del 2014

X




COMPUTACIONALES

Autorización para Publicación de Tesis en Formato D igital

1. Identificación de la Tesis

Nombre Alumno: Vélez Soledispa Karen Paola Dirección: Cdla. Martha de Roldos MZ 303 Villa 9 Teléfono: 046012122 – 099163540 E-mail: [email protected] Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas Carrera: Ingeniería en Sistemas Computacionales Título al que opta: Ingeniero en Sistemas Computacionales Profesor guía: Ing. Darwin Patiño Pérez Título de la Tesis: ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE DESTREZAS Y VELOCIDAD APLICADO A LA ROBÓTICA TemasTesis: Robot móvil, robot multifuncional, estrategias, destrezas, velocidad.

2. Autorización de Publicación de Versión Electróni ca de la Tesis A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de esta tesis. Publicación electrónica: Inmediata X Después de 1 año Firma: Vélez Soledispa Karen Paola. 3. Forma de envío: DVDROM X CDROM

XI

ÍNDICE GENERAL

CARTA DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR IX

ÍNDICE GENERAL XI

ABREVIATURAS XIII

ÍNDICE DE CUADROS XV

ÍNDICE DE GRÁFICOS VXII

RESUMEN XXII

(ABSTRACT) XXIII

INTRODUCCIÓN 1

CAPÍTULO I – EL PROBLEMA 4

Ubicación del Problema en un Contexto 4

Situación Conflicto Nudos Críticos 5

Motivación del Problema 6

Causas y Consecuencias del Problema 6

Delimitaciones del Problema 8

Planteamiento del Problema 9

Formulación del Problema 11

Evaluación del Problema 11

Objetivos de la Investigación 12

Alcance del Problema 14

Justificación e Importancia 16

CAPÍTULO II – MARCO TEÓRICO 19

Antecedentes del Estudio 19

Fundamentación Teórica 22

Fundamentación Legal 50

XII

Preguntas a Contestarse 57

Variables de la Investigación 59

Definiciones Conceptuales 60

CAPÍTULO III – METODOLOGÍA 62

Diseño de la Investigación 63

Población 64

Operacionalización de Variables 66

Instrumentos de Recolección de Datos 67

Procedimientos de la Investigación 69

Recolección de la Información 71

Procesamiento y Análisis 71

Criterios para la Elaboración de la Propuesta 80

CAPÍTULO IV – MARCO ADMINISTRATIVO 81

Cronograma 81

Presupuesto 83

CAPÍTULO V – CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 87

Conclusiones 87

Recomendaciones 88

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

XIII

ABREVIATURAS

Ing. Ingeniero(a)

Msc. Máster

www World Wide Web

IFR International Federation of Robotics

PIC Controlador de Interfaz Periférico

IDE Entorno de Desarrollo Integrado

ELSIE Electro Light Sensitive Internal External

ICSP Programación Serial en Circuito

DC Corriente Directa

RPM Revoluciones por Minuto

PWM Modulación por Ancho de Pulsos

RA Robot Autónomo

RIA Robotics Industries Association

RUR Robots Universales Rossum

AMF America Machine and Foundry Company

XIV

SRI Stanford Research Institute

JIRA Japanese Industrial Robot Association

LDR Resistor Dependiente de Luz

ISCP Programación serial en circuito

IDC Conector por desplazamiento aislante

XV

ÍNDICE DE CUADROS

CUADRO 1

Delimitación del Problema 8

CUADRO 2

Delimitación Geográfica 9

CUADRO 3

Comparación de Sistemas de Locomoción 34

CUADRO 4

Comparación de Sistemas de Ruedas 37

CUADRO 5

Variables de la Investigación 59

CUADRO 6

Población de la Investigación 65

CUADRO 7

Operacionalización de Variables 66

CUADRO 8

Pregunta 1 73

CUADRO 9

Pregunta 2 74

CUADRO 10

Pregunta 3

75

CUADRO 11

Pregunta 4 76

XVI

CUADRO 12

Pregunta 5 77

CUADRO 13

Cronograma del Proyecto 81

CUADRO 14

Ingresos 83

CUADRO 15

Detalles de los Egresos 84

XVII

ÍNDICE DE GRÁFICOS

GRÁFICO 1

Primeros Robots Móviles 20

GRÁFICO 2

Robot 22

GRÁFICO 3

Robots Manipuladores 24

GRÁFICO 4

Robots de Aprendizajes 24

GRÁFICO 5

Robots Sensorizados 25

GRÁFICO 6

Robot Inteligentes 26

GRÁFICO 7

Robots Poli-Articulados 26

GRÁFICO 8

Robots Móviles 27

GRÁFICO 9

Robots Androides 27

GRÁFICO 10

Robots Zoomórficos 28

XVIII

GRÁFICO 11

Robot Híbridos 28

GRÁFICO 12

Robots Industriales 29

GRÁFICO 13

Robot Móvil 33

GRÁFICO 14

Esquema de un Robot Móvil 38

GRÁFICO 15

Robot Seguidor de Líneas 40

GRÁFICO 16

Robot Seguidor de Luz 41

GRÁFICO 17

Robot Seguidor de Personas 43

GRÁFICO 18

Interfaz del Lenguaje MikroBasic 46

GRÁFICO 19

Estructura de un Programa en MikroBasic 47

GRÁFICO 20

Pregunta N°1 73

GRÁFICO 21

Pregunta N°2 74

XIX

GRÁFICO 22

Pregunta N°3 75

GRÁFICO 23

Pregunta N°4 76

GRÁFICO 24

Pregunta N°5 77

GRÁFICO 25

Diagrama de Gantt del Proyecto 82

GRÁFICO 26

Cronograma: Capítulo I 93

GRÁFICO 27

Cronograma: Capítulo II 94

GRÁFICO 28

Cronograma: Capítulo III 95

GRÁFICO 29

Cronograma: Capítulo IV y V 96

GRÁFICO 30

Cronograma: Capítulo VI 97

GRÁFICO 31

Programador Pic I%T 04 99

GRÁFICO 32

Módulo Punte H 100

XX

GRÁFICO 33

Infrarrojo QRD1114 101

GRÁFICO 34

Módulo de Entrenamiento con Interfaz Usb 102

GRÁFICO 35

Potenciómetro 103

GRÁFICO 36

Sensor de Luz 104

GRÁFICO 37

Sensor Ultrasónico 105

GRÁFICO 38

Funcionamiento Sensor Ultrasónico 106

GRÁFICO 39

Micro Motor DC 150:1 HP 107

GRÁFICO 40

Soporte para PCB 108

GRÁFICO 41

Batería GP Recargable 9V 109

GRÁFICO 41

Par Llantas Wheel 110

GRÁFICO 43

Rueda Loca 111

XXI

GRÁFICO 44

Chasis 112

GRÁFICO 45

Construcción: Base de acrílico 114

GRÁFICO 46

Construcción: Puente H 114

GRÁFICO 47

Construcción: Tarjeta de Control 115

GRÁFICO 48

Construcción: Sensores 116

GRÁFICO 49

Construcción: Cableado 117

GRÁFICO 50

Construcción: Robot Ensamblado 118

GRÁFICO 51

Modalidad de la Estructura 124

GRÁFICO 52

Apariencia del robo móvil 126

GRÁFICO 53

Sensores de Línea, Luz y Sonido 127

XXII



CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES



AUTORA: Karen Paola Vélez Soledispa


RESUMEN

Este proyecto presenta una descripción general de estrategias de control

que se pueden aplicar en el campo de la robótica. Se muestran

estrategias de destrezas y de velocidad implementadas a un robot con

tres ruedas, dos controlables (con dos motores) y una libre. Se exponen

las etapas de estudio, programación e implementación y los resultados

obtenidos de cada una de las estrategias, también se presenta el diseño,

construcción, el procedimiento utilizado y las características mecánicas

del robot. Este proyecto fue diseñado con la finalidad de poder

implementar diferentes algoritmos de seguimiento en un robot móvil, para

demostrar la habilidad y destreza que tiene al desenvolverse en diferentes

entornos ya sean estos conocidos o desconocidos y así demostrar que

esta nueva tecnología, es de mucha utilidad para cualquier campo de

estudio, trabajo y/o personal. El robot se controla mediante el micro

controlador PIC16F86, la programación se desarrolló en el lenguaje

MikroBasic PRO para PIC.

XXIII






AUTORA: Karen Paola Vélez Soledispa


ABSTRACT

This project presents an overview of control strategies that can be applied

in the field of robotics. Showing skills and strategies implemented a robot

speed with three wheels, two controllable (with two motors) and free. We

describe the stages of study, planning and implementation and the results

of each of the strategies; it also presents the design, construction, the

procedure used and the mechanical characteristics of the robot. This

project was designed with the purpose to implement different tracking

algorithms in a mobile robot to demonstrate the ability and skill that has to

function in different environments whether they are known or unknown and

thus demonstrate that this new technology is very useful for any field of

study, work and / or staff. The robot is controlled by the microcontroller

PIC16F86 and, programming language is developed in MikroBasic PRO

for PIC.

1

INTRODUCCIÓN

La robótica es la ciencia y tecnología de los robots enfocada en la

construcción y programación de máquinas que ayuden a resolver

determinadas situaciones en las que se requiere mayor fuerza física.

A lo largo del tiempo se han venido modificando las máquinas para que se

parezcan más a los humanos y puedan desarrollar actividades

autónomas, hoy en día, debido al continuo interés que ha despertado esta

área es usual hablar de robots con alguna forma de movimiento autónomo

que ejecuten tareas de manera eficiente, esto se ha alcanzado mediante

la consumación de metodologías de control apoyado por el software y

hardware actual. La robótica se ubica en el entorno prometiendo

seguridad, calidad y eficiencia posicionándose significativamente y

desalojando la labor humana que participa dentro de algún proceso.

La robótica en la actualidad es de conocimiento a nivel general, ya que la

mayoría de las personas tienen una idea de lo que trata esta ciencia, mas

sin embargo no conocen su origen y no tienen noción de las aplicaciones

útiles de esta ciencia; la sociedad actualmente está rodeada de

tecnología, que evoluciona a gran rapidez alcanzando lo que parecía

insospechado.

2

Esta disciplina que está en auge y sobre la que se basa este proyecto es

una temática de investigación y desarrollo de gran interés, tanto por la

variedad de aplicaciones, como por la gran cantidad de áreas de

conocimiento que abarca.

La labor elemental de un robot, cualquiera que sea, es el desplazamiento

en una superficie ya sea un camino a conocido o un camino totalmente

ignorado, para lo cual se aplica la autonomía y la “inteligencia” que

residen en la codificación del mismo, por lo tanto es necesario que posea

las siguientes tres funciones principales, la traslación (nivel físico), la

percepción (nivel sensorial) y la decisión (nivel de control).

En este proyecto estudiaremos diferentes estrategias de desarrollo

basado en un robot móvil al cual se le implementó la codificación de un

robot seguidor de líneas, seguidor de luz y seguidor de personas observar

el comportamiento en los diferentes entornos propuestos que demostraran

que es factible desarrollar este proyecto en vías de obtención de

resultados que beneficien la investigación. A continuación se da un

concepto en general de los capítulos contenidos en este documento:

Capítulo I: Plantea el problema detectado, la ubicación su justificación e

importancia. También se propone el objetivo general, los específicos, el

alcance y limitaciones del mismo.

3

Capítulo II: Muestra antecedentes y el sustento teórico del trabajo de

investigación, resaltando modelos de planeación estratégica y su

importancia.

Capítulo III: Describe la metodología del trabajo de investigación. Es decir,

se identifican las fuentes de información que conduzcan a la obtención de

los datos para el desarrollo del plan estratégico. Se determina el diseño

de investigación y la forma de recolectar y analizar los datos.

Capítulo IV: Indica el marco administrativo del proyecto el cual consta del

cronograma, presupuesto y recursos a utilizar.

Capítulo V: Presenta las conclusiones y recomendaciones de este

proyecto de investigación para mejorar las operaciones del objeto de

estudio, tomando en cuenta los cambios necesarios para tener éxito y

productividad.

4

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Ubicación del Problema en un Contexto

El estudio, práctica y proyectos de robótica en la actualidad no es muy

notable, con un bajo enfoque visible y un desarrollo que no demuestra su

actividad productiva. En la investigación sustentada se encuentran varios

factores reales que influyen en el crecimiento de esta ciencia a nivel de

concursos, empresas, industrias y universidades siendo uno de los

principales el apoyo y el factor monetario, que por falta de interés,

fabricación y conocimiento por el universo de la tecnología les lleva a la

importación de estas herramientas mecánicas que resultan realmente

costosas; otro factor notable es la poca motivación en la Universidad de

Guayaquil, que hace que no existan profesionales con conocimientos

avanzados en robótica.

En el campo tecnológico la robótica es un pilar primordial de la cual se

hacen innovaciones, si no se desarrollan nuevas formas no se dará a

conocer las oportunidades que nos puede ofrecer para renovar,

desarrollar e implementar en una fuente de crecimiento en la tecnología.

5

El presente estudio determinará la necesidad de crear un programa

orientado a aplicar estrategias que se pueden implementar a un robot

móvil para demostrar la destreza y velocidad que puede poseer un

componente mecánico a la hora de desenvolverse en un entorno ya sea

este conocido o desconocido, este proyecto está dirigido a todos los

estudiantes, egresados, profesionales de la Carrera de Ingeniería en

Sistemas Computacionales y Networking que lo requieran.

Situación Conflicto Nudos Críticos

En la investigación unos de los nudos críticos que indudablemente son

unos de los motivos principales de que los estudios e investigaciones no

se vuelvan factibles son la poca inversión, el desinterés y el no apoyo que

impide que esta área no tenga un crecimiento en tiempo real, ni marque

un paso importante dado que la inversión en la Universidad es muy

escasa.

Los robots móviles además de ser creados para realizar el trabajo de una

persona también están orientados a los concursos de robótica que por el

poco conocimiento en la programación y ensamblaje hace que esta no se

desarrolle y que la tecnología no avance. La mayoría de fabricantes son

microempresas en proceso de desarrollo y al no contar con personal

calificado en robótica y del entorno en donde puede aplicarse, se vuelven

6

dependientes de los proveedores, fabricantes o profesionales extranjeros

a costes elevados.

Motivación del Problema

La motivación de este proyecto es investigar, crear e implementar un

robot móvil multifuncional capaz de demostrar la habilidad con la que se

pueda desplazar por un camino conocido o desconocido, detectando las

ordenes emitidas por los sensores aplicará las diferentes estrategias con

el que podrá hacer las veces de seguidor de líneas, seguidor de luz o

seguidor de personas.

Causas y Consecuencias del Problema

Causas que motivan el problema

• Demostrar la habilidad y destreza de un componente mecánico para

realizar diferentes recorridos, en la que se vea involucrado, como

seguir una línea correctamente, un haz de luz y personas.

• Dar a conocer lo que se puede llegar a crear con el conocimiento

adecuado en la robótica y así exponer la versatilidad con la que ésta

rama de la ciencia puede acoplarse a cualquier otra en pro de mejoras.

7

• Concientizar a la Universidad de Guayaquil que si se logra el apoyo

necesario para que esta rama crezca a largo plazo será una inversión

mas no un gasto ya que se mejorará la calidad y eficiencia del nivel de

estudio de los estudiantes que opten por esta rama de aprendizaje y

resultará menos costoso el no adquirir maquinas en el exterior.

• Las empresas nacionales dedicadas a la robótica son pequeñas y

están dirigidas por jóvenes recién graduados y que tratan de abrirse

un espacio en el mercado, estas compañías tienen que afrontar el

hecho de que los robots que existen en los procesos de enseñanza y

automatización de universidades y del país son importados,

especialmente desde Japón, Corea y los Estados Unidos.

Consecuencias del problema (Efecto)

• El no buscar una solución viable en nuestro propósito de incorporar

nuevas tecnologías a la Universidad de Guayaquil hará que no se

explote el potencial de los futuros ingenieros y que la robótica siga sin

ser una fuente de viable progresión en el campo de la tecnología.

• Desconocimiento de la tecnología (software y hardware actual) con la

que se cuenta hoy en día para el desarrollo de componentes

autónomos.

8

• Mayor cantidad de importaciones por falta de fabricación en el

mercado.

• Dependencia de los proveedores extranjero ante cualquier

capacitación de la robótica que se requiera, a un coste elevado.

Delimitación del Problema

CUADRO Nº 1

DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

CAMPO

Educación Superior

AREA

Grado

ASPECTO Programa de estrategias y destrezas

implementadas en un robot móvil

TEMA Estudio e implementación de estrategias de

destrezas y velocidad aplicadas a la robótica

Elaborado: Karen Vélez Soledispa Fuente: Datos de la Investigación

9

CUADRO Nº 2

DELIMITACIÓN GEOGRÁFICA

GEOGRÁFICA

Universidad de Guayaquil Facultad de

Ciencias Matemáticas y Física Carrea de

Ingeniería en Sistemas Computacionales y

Networking; Baquerizo Moreno y Víctor

Manuel Rendón.

TIEMPO 2012

ESPACIO 2012 – 2013

Elaboración: Karen Vélez Soledispa.

Fuente: Datos de la Investigación

Planteamiento del Problema

En la actualidad se busca reducir los gastos, pero no disminuir la calidad

del trabajo o enseñanza, uno de los inconvenientes es que hoy en día los

componentes mecánicos con los que cuenta la Universidad son

importados de otros países lo genera una inversión en mayor magnitud.

Es con esto que surge un problema, ya que hoy en día contamos con

recursos tan modernos de robótica que no son explotados, que nos

pueden permitir incrementar el conocimiento para desarrollar un sin

número de innovaciones en esta rama de la ciencia como son los robots

autónomos capaces de participar en concursos, moverse por lugares

donde el hombre no puede llegar y/o disminuir el esfuerzo físico en

10

procesos que lo requieran y así obtener mecanismos fáciles de manipular,

construir y conseguir.

Se demuestra entonces que es necesario presentar alternativas que

puedan satisfacer las necesidades antes planteadas, en este proyecto se

quiere presentar un robot móvil multifuncional pueda seguir una línea

negra (camino conocido), un haz de luz y personas (caminos

desconocidos), para demostrar que con el conocimiento adecuado de

esta tecnología se podría a llegar a desarrollar grandes cosas a nivel de

Universidad e incursionar en concursos de robótica y a un bajo costo.

Por consiguiente las contradicciones que se presenta para el desarrollo

de este proyecto son:

Situación actual (contamos con recursos tan modernos de robótica que no

son explotados, que nos pueden permitir incrementar el conocimiento

para desarrollar un sin número de innovaciones en esta rama de la ciencia

como son robot autónomos.)

Situación deseada (Presentar un robot móvil multifuncional que pueda

seguir una línea negra (camino conocido), un haz de luz y personas

(caminos desconocidos)).

11

Formulación del Problema

¿Cómo diseñar, programar e implementar un robot móvil basado en

funciones de manera que pueda realizar la tarea de un seguidor de

líneas, un seguidor de luz y un seguidor de personas?

Evaluación del Problema

• Original: Esta tecnología hace de este proyecto muy novedoso, útil y

una fuente de investigación para adquirir conocimientos profundos del

tema. La robótica, es una tecnología que se integró con fuerza desde

sus inicios, pero demanda un alto costo que los profesionales de

diversas áreas tecnológicas posean estudios avanzados en la

temática.

• Factible: Se cuenta con el conocimiento, los recursos y el tiempo

necesario que permite llevar a cabo la solución planteada, en el

capítulo V se podrá ver el cronograma y presupuesto trazado para la

realización del mismo.

• Relevante: La robótica es una rama de mucha importancia ya que es

aplicable en ramas como la medicina, ingenierías, construcciones,

minas y demás áreas, inclusive para la NASA, para lo cual

implementarla demanda de un compromiso constante en la

investigación del avance en tiempo real de esta ciencia que nos

12

permita diseñar algoritmos que hagan que un robot suplan una

necesidad, en este caso que sea capaz de moverse por diferentes

medios.

• Contextual: El conocimiento de esta tecnología es aprendida

principalmente en prácticas realizadas en las Universidades, por auto

superación, y por capacitación profesionales en la robótica.

• Identifica los productos esperados: Es de utilidad para la

Universidad de Guayaquil en concursos de robótica para demostrar el

conocimiento, la habilidad y lo que se puede lograr a crear con el

conocimiento adecuado de esta ciencia.

Objetivos de la Investigación

Objetivos Generales

• Investigar, diseñar, elaborar e implementar estrategias de destreza y

velocidad en un robot móvil para que sea capaz de seguir un haz de

luz o a personas con una velocidad adecuada además de seguir líneas

negras sobre un fondo blanco.

13

• Utilizar los recursos tan modernos de software y hardware de robótica

con los que en la actualidad se cuenta para el desarrollo de un robot

móvil y la motivar a los estudiantes en esta rama de la ciencia.

Objetivos Específicos

• Ensamblar el prototipo de un robot móvil.

• Construir la pista a seguir para la función robot seguidor de líneas

• Programar una herramienta de software capaz de simular el

comportamiento de un robot seguidor de líneas con cuatro sensores

infrarrojos.

• Realizar una herramienta de software capaz de simular el

comportamiento de un robot del seguidor de luz con dos sensores

diferenciador de colores.

• Desarrollar una herramienta de software capaz de simular el

comportamiento de un robot seguidor de personas con sensores

ultrasónicos.

14

• Integrar la programación del seguidor de líneas, el seguidor de luz y el

seguidor de personas para que al pulsar el botón reset cambie de una

función a otra.

• Aplicar los conocimientos adquiridos a través de nuestra vida

académica que han sido recopilados y que hoy son materia prima para

el logro de los objetivos.

Alcance

En el documento se presenta los objetivos del proyecto, el código de la

programación, además de una breve descripción del mismo implementado

en el prototipo mecánico y una lista de los componentes que lo

conforman. El proyecto se desarrolla en tres áreas de trabajo:

El área de electrónica, encargada de la investigación y estudio de los

componentes electrónicos a utilizarse en el proyecto.

� Los componentes con los que el robot funciona correctamente son

únicamente los descritos en el documento

� Es necesario utilizar dos baterías de 9V para la correcta movilización

del robot.

15

El área de sistemas, encargada de la administración del repositorio donde

se publicará toda la información del proyecto, también es donde se

diseñará todos los algoritmos de programación de los dispositivos

electrónicos programables y de elaborar los manuales correspondientes.

� La función seguidor de líneas el robot reconocerá únicamente una

línea negra continua sobre un fondo blanco, si se sale de la pista este

no retrocederá en busca del camino trazado.

� La función seguidor de luz y el seguidor de personas se movilizarán

por una superficie lisa y que no tenga ningún tipo de obstáculos, la

pista puede ser la misma del seguidor de líneas.

� La función seguidor de líneas y de personas se movilizaran cuando la

luz o la persona detectada se encuentran en línea con el robot, si la

señal avanza el robot lo seguirá, es importante indicar que si la señal

se acerca demasiado al robot este no retrocederá, sino más bien

avanzará hasta llegar a la señal captada.

� Para los tres casos la iluminación debe ser la adecuada para que

capten correctamente las señales que reciban de los sensores.

16

El área de mecánica, encargada del diseño y construcción de la estructura

modular, la elaboración de la pista y la investigación de materiales

comerciales para los procesos de fabricación y del ensamblaje del robot.

Entregables:

a) Manual técnico y de usuario detallando las funciones del robot, la

categoría y el medio ambiente en que se desenvuelve.

b) Detalle de todos los componentes utilizados en la implementación

del robot.

c) La definición exacta de la prueba que se desea superar y de la

adaptación del robot a la misma.

d) Robot móvil multifuncional con la pista.

e) Documentación de la tesis de grado

Justificación e Importancia

La robótica a sus inicios al igual que otras áreas de estudio estaba llena

de formalidades para un posterior impulso rápido e intenso que, en pocos

17

años, acaecería metas que en aquellos períodos pertenecían al ámbito de

la ciencia ficción.

Las participaciones de la informática en continuo progreso, junto a las

novedosas inventivas de la inteligencia artificial, permiten prever la

disponibilidad de robots dotados de una gran flexibilidad y capacidad de

conciliación al entorno, que invadirían todos los sectores productivos de

forma imparable.

La robótica es la tecnología que estudia el diseño y la arquitectura de

robot idóneos para desempeñar trabajos repetitivos, tareas en las que se

requiere de una alta exactitud, labores peligrosos para el ser humano o

ocupaciones irrealizables sin intervención de una máquina.

En el presente proyecto se pretende construir un robot móvil y desarrollar

estrategias de destrezas para implementarlas en el componente mecánico

para que sea capaz de ser autónomo y poder ser manejado a través de

sensores que obtengan la información del entorno en el que se encuentre

y así enviar las órdenes e instrucciones pertinentes a los actuadores

(motores) para el correcto desplazamiento sobre el lugar.

Se pretende crear este robot inteligente con la finalidad de que se pueda

utilizar en concursos, así como también sea un dispositivo de ayuda,

18

investigación o rastreo con el que se podría acceder a espacios reducidos

donde sería difícil entrar.

En este proyecto se quiere resaltar y dar a conocer lo que se ha

planteado, de ahí la importancia es tener una idea bien clara de lo que se

desea alcanzar y lograr.

Exponer ciertas problemáticas que existen al no poder desarrollar la

motivación y crecimiento de personas nuevas en el campo de la robótica

que abrirán las puertas de la investigación.

Si el problema no se resuelve, lo más probable es que sigamos siendo

usuarios de tecnología sin explotar y que somos capaces de adquirirlas

pero buscando fuera de nuestro medio a quien la instale, configure o

implemente convirtiéndonos así en dependientes de los proveedores.

Las Micro empresas dedicadas a la robótica hoy en día son pequeñas y

se verían obligadas a cerrar por la falta de difusión o promoción de estas

tecnologías.

19

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

Antecedentes del Estudio

El ingenio y motivación son herramientas elementales de los cuales

hacemos uso en el aprendizaje de la robótica, es un área base para la

investigación y desarrollo de proyectos autónomos enfocados al

descubrimiento y mejoramiento del pro desarrollo humano.

En nuestros procesos la relación y acoplamiento entre el hardware y

software están estrechamente relacionados, en el diseño y construcción

se combina las ramas de la mecánica al integrar diversos componentes

para su funcionamiento, la electrónica en el uso de sus conexiones

internas, la informática en la cual se emplean sus mejoras tecnológicas, la

programación la cual ejecuta sus acciones.

El robot móvil surge en los años noventa. Una definición correcta plantea

el desplazamiento sobre medios que no siguen una estructura, esto se

convierte en algo incierto, y que mediante la interpretación de las señales

emitidas a través de los sensores y del estado actual del vehículo se logra

cumplir con el objetivo planteado.

20

La creación de robots móviles en sus inicios no era muy estricta en cuanto

al nivel sensorial, nivel mecánico y nivel racional ya que no se tenía un fin

específico. El gráfico a continuación muestra unos de los primeros robots

móviles creados que sirvieron de base para los que existen actualmente.

GRÁFICO Nº 1

PRIMEROS ROBOTS MÓVILES


El Gráfico Nº 1 muestra en este orden el primer robot humanoide de

Leonardo Da Vinci, la Máquina Speculatrix de W. Walter Grey y Shakey

del Stanford Research Institute (SRI).

Actualmente, la robótica sigue avanzando con paso firme, pero a un ritmo

menor que el pronosticado por especialistas en los años 80.

21

Debido al firme progreso de esta tecnología y el profundo desarrollo en la

alta escala de procesos computarizados de control, se han perfeccionado

numerosas formas de controlar robots manipuladores y autómatas. Por lo

que el constante uso de estas tecnologías se ha desatado un apogeo en

la sistematización de casi cualquier sistema que se desee.

Es por esa razón que nos vemos en la obligación, como futuros

ingenieros, de diseñar un robot para impulsar el desarrollo de estos tipos

de sistemas. Este proyecto está destinado a implementar un robot

controlado por un PIC16F86 que se mueva según el estado en el que se

encuentre y así destacar la versatilidad y desempeño al trabajar con este

tipo de control casi para todo lo que nosotros queramos.

Las estrategias aplicadas en la robótica tienen numerosas formas de usos

y funcionamientos en campos como son los industriales, la medicina,

educativos, la ciencia de la investigación, los servicios y demás que cada

vez se adaptan a más áreas del hombre diferenciándolos de su estructura

mecánica, tamaño y capacidad de movilidad, así como en los sistemas

complejos que ejecutan para su mejora en el campo.

Teniendo esto en cuenta se busca nuevas estrategias de mejoras tanto

físicas como de sistema para implementar en el robot en busca de

resultados.

22

Fundamentación Teórica

Robótica

A lo largo de toda la historia, el hombre se ha sentido atraído por

máquinas y dispositivos capaces de simular la movilidad y las funciones

de los seres vivos. La robótica es una de las más importantes ramas de la

tecnología que se dedica al diseño, construcción y operación de los robots

autómatas, en otras palabras máquinas que imitan movimientos de un ser

animado.

GRÁFICO Nº 2

ROBOT


El término robótica fue acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia

que estudia los robots, de aquí creó las tres leyes de la robótica que

23

fueron introducidas en sus novelas de ciencia ficción a finales de la

década de los cuarenta.

Primera Ley: Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño . Segunda Ley: Un robot debe obedecer las órdenes dad as por los seres humanos, excepto cuando éstas entren en c onflicto con la Primera Ley. Tercera Ley: Un robot debe proteger su propia integ ridad, siempre y cuando esto no impida el cumplimiento de la Primera Ley y Segunda Ley. (Isaac Asimov, 1950:3).

Esta redacción de las leyes es la forma convencional en la que los seres

humanos de las historias de ficción las enuncian; su forma real sería la de

una serie de instrucciones equivalentes y mucho más complejas en el

cerebro del robot. Hay que considerar que este conjunto de leyes que

tuvieron su origen en la ciencia ficción, han sido aceptadas por la

comunidad científica convirtiéndose así en las 3 leyes de la robótica,

mediante la cual se desea prevenir que los robots en un futuro por su

propio instintito no vayan a obrar o perjudicar al ser humano.

Clasificación de los Robots

Los robots se pueden clasificar según su cronología y su estructura.

Según su cronología:

Primera Generación: Manipuladores, diseñados desde los años

cincuenta.

24

Mecanismo formado generalmente por elementos en ser ie, articulado entre sí, destinado al agarre y desplaza miento de objetos. Es multifuncional y puede ser gobernado di rectamente por un operador humano o mediante dispositivo lógic o. (Barrientos, Peñín, Balaguer y Aracil, 1997:10).

GRÁFICO Nº 3

ROBOTS MANIPULADORES


Segunda Generación: Robots de Aprendizajes, se desarrolla hasta los

años ochenta, estos robots son un poco más sensatos de su entorno,

gracias a los sensores obtienen información de su medio y obtienen la

capacidad de actuar o adaptarse según las señales captadas y

analizadas.

GRÁFICO Nº 4

ROBOTS DE APRENDIZAJES


25

Tercera Generación: Robots con Control Sensorizados , tienen lugar

durante los años ochenta y noventa. En esta generación los robots

cuentan con controladores, computadoras, que haciendo uso de los datos

o la información obtenida por medio de los sensores, obtienen la destreza

de ejecutar las ordenes de un programa escrito en alguno de los

lenguajes de programación que surgen a raíz de la necesidad de

introducir las instrucciones deseadas en dichas maquinas.

GRÁFICO Nº 5

ROBOTS SENSORIZADOS


Cuarta Generación: Robots Inteligentes, mucho más sofisticados, estos

envían la información captada al controlador y la analizan mediante

estrategias complejas de control. Se adecuan y aprenden de su entorno

utilizando conocimiento difuso, redes neuronales y otros métodos de

análisis y obtención de datos.

26

GRÁFICO Nº 6

ROBOTS INTELIGENTES


Según su estructura:

Poli-articulados, armados para mover sus elementos terminales en un

determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de

coordenadas y con un número limitado de grados de libertad.

GRÁFICO Nº 7

ROBOTS POLI-ARTICULADOS


27

Móviles, son robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en

carros o plataformas y dotado de un sistema locomotor de tipo rodante.

GRÁFICO Nº 8

ROBOTS MÓVILES


Androides, son robots que intentan reproducir total o parcialmente la

forma y el comportamiento cinemático del ser humano. Actualmente los

androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad

práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.

GRÁFICO Nº 9

ROBOTS ANDROIDES


28

Zoomórficos, son caracterizados principalmente por sus sistemas de

locomoción que imitan a los diversos seres vivos.

GRÁFICO Nº 10

ROBOTS ZOOMÓRFICOS


Híbridos, corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura

se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien

sea por conjunción o por yuxtaposición.

GRÁFICO Nº 11

ROBOTS HÍBRIDOS


29

Aplicaciones

Industria:

Un robot industrial es un manipulador multifunciona l reprogramables, capaz de mover materias, piezas, he rramientas o dispositivos especiales, según trayectorias varia bles, programadas para realizar tareas diversas. (Barrien tos, Peñín, Balaguer y Aracil, 1997:10)

GRÁFICO Nº 12

ROBOTS INDUSTRIALES


Laboratorios: Los robots son manejados para realizar procedimientos

manuales automatizados. Un sistema común de preparación de muestras

consta de un robot y una estación de laboratorio, la cual contiene

balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos de pruebas, etc.

30

Espacio: Los robots son utilizados para realizar exploraciones espaciales.

Ya que el espacio es un lugar hostil para el ser humano los científicos han

determinado que es mejor usar los robots ya el gasto en el equipo de

protección es menos costoso.

Educación : Los robots se han vuelto muy populares en el área de

educación. Ellos son utilizados como: medios de enseñanza, en especial

ciencias computacionales y en los salones de clase.

Perspectivas futuras de la robótica

Actualmente, el concepto de robótica ha evolucionado hacia los sistemas

móviles autónomos, que son aquellos capaces de desenvolverse por sí

mismos en entornos sin conocer y parcialmente cambiantes sin necesidad

de supervisión. Las máquinas automatizadas ayudarán cada vez más a

los humanos en la fabricación de nuevos productos y procesos, el

mantenimiento de las infraestructuras y el cuidado de hogares y

empresas.

Los robots podrán fabricar nuevas autopistas, construir estructuras de

acero para edificios, limpiar conducciones subterráneas o cortar el

césped. Ya existen prototipos que realizan todas esas tareas. Una

tendencia importante es el desarrollo de sistemas micro electromecánicos,

cuyo tamaño va desde centímetros hasta milímetros, estos robots

minúsculos podrían emplearse para avanzar por vasos sanguíneos con el

31

fin de suministrar medicamentos o eliminar bloqueos arteriales. También

podrían trabajar en el interior de grandes máquinas para diagnosticar con

antelación posibles problemas mecánicos.

Puede que los cambios más espectaculares en los robots del futuro

provengan de su capacidad de razonamiento cada vez mayor. El campo

de la inteligencia artificial está pasando rápidamente de los laboratorios

universitarios a la aplicación práctica en la industria, y se están

desarrollando máquinas capaces de realizar tareas cognitivas como la

planificación estratégica o el aprendizaje por experiencia.

La robótica es una tecnología con futuro y también para el futuro. Si

continúan las tendencias actuales, y si algunos de los estudios de

investigación en laboratorio actualmente en curso se convierten

finalmente en una tecnología factible, los robots del futuro serán unidades

móviles con uno o más brazos, con capacidades de sensores múltiples y

con la misma potencia de procesamiento de datos y de cálculo que las

grandes computadoras actuales. Serán capaces de responder a órdenes

dadas con voz humana.

Así mismo serán idóneos para recibir instrucciones generales y

traducirlas, con el uso de la inteligencia artificial en un conjunto específico

de acciones requeridas para llevarlas a cabo. Podrán ver, oír, palpar,

aplicar una fuerza media con precisión a un objeto y desplazarse por sus

32

propios medios. En resumen, los futuros robots tendrían muchos de los

atributos de los seres humanos.

Es difícil pensar que los robots llegarán a sustituir a los seres humanos,

por el contrario, la robótica es una tecnología que solo puede destinarse

al beneficio de la humanidad. Sin embargo, como otras tecnologías, hay

peligros potenciales implicados y deben establecerse salvaguardas para

no permitir su uso perjudicial para el hombre.

El paso del presente al futuro exigirá mucho trabajo de ingeniería

mecánica, ingeniería electrónica, informática, ingeniería industrial,

tecnología de materiales, ingenierías de sistemas de fabricación y todas

las ciencias que estén relacionadas con el tema de la robótica, para que

la misma no se quede estancada y más bien siga cada día imponiendo su

tecnología.

33

Robótica Móvil

La robótica móvil se refiere a la capacidad de un robot de moverse en

diferentes ambientes, dependiendo de la inteligencia del robot, se

determinan su mayor o menor adaptación al mismo.

GRÁFICO Nº 13

ROBOT MÓVIL


Tipos de Locomoción de los robots móviles

La locomoción en el contexto de la robótica móvil se refiere a la forma en

que el robot se traslada de un punto a otro. Los robots móviles se pueden

clasificar según los elementos que emplean para realizar la marcha.

A continuación se presenta una tabla mostrando las ventajas y

desventajas de los diferentes mecanismos más usados para la

34

locomoción de un robot en una superficie sólida: las ruedas, las cadenas y

las patas.

CUADRO Nº 3

COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE LOCOMOCIÓN

Fac

ilida

d de

co

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capa

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rol

Sup

erac

ión

de

obst

ácul

os

Ruedas X X X X

Cadenas X X X X

Patas X


Se puede concluir que para un sistema donde la superficie es regular y la

navegación se basa en el conocimiento del punto donde se encuentra el

robot, es preferible usar ruedas que acumulan menos errores que las

cadenas y, a diferencia de las patas, los algoritmos de control son más

sencillos; sumado a esto, la construcción del robot es menos costosa

respecto a un robot con patas.

35

Existen diferentes plataformas móviles con el uso de las ruedas:

� Diferencial

� Sincronizada

� Coche

� Triciclo

Diferencial: Es un diseño sencillo que permite a un robot girar en su

propio eje, ir en línea recta y trazar curvas. Una estructura diferencial

simple consta de dos llantas en paralelo de cada lado, provistas cada una

de un motor, y una o más llantas pivote al frente que ayudan a soportar el

peso pero no tienen un rol activo en el direccionamiento del robot.

El problema principal de este tipo de diseño es que, dado que los motores

son independientes, frecuentemente las velocidades de los motores

varían por ello: es difícil conseguir que el robot vaya recto; inclusive si se

calibran las velocidades de los motores dado que cada rueda puede

encontrar distintas resistencias en el ambiente, esto puede provocar que

el robot se desvíe de la trayectoria planteada.

Sincronizada: en este tipo de diseño las ruedas son de dirección y

motrices, de tal forma que apuntan a la misma dirección. Cuando el robot

cambia de dirección, gira todas sus ruedas en un eje vertical de tal forma

que la dirección del robot cambia aunque el chasis siga apuntando hacia

36

la misma dirección que tenía el principal problema de este diseño es el

cambio de la orientación del chasis, para ello se debe tener un

procedimiento que permita orientarlo hacia la dirección deseada.

Coche: el diseño de coche es el que actualmente usan los automóviles,

consiste en cuatro ruedas dos llantas de manejo y dos de dirección. Las

principales desventajas de este sistema es que no puede dar vueltas en

lugares reducidos y tampoco en su propio eje. La ventaja es la facilidad

de viajar en línea recta y su estabilidad en terrenos irregulares.

Triciclo: este diseño es muy parecido al del coche con la diferencia que

tiene solo una rueda de dirección, en ambos modelos las ruedas

direccionales no son motrices.

La ventaja principal de este diseño es que puede realizar giros en

espacios más cortos que en el diseño de coche. Su construcción

mecánica es más sencilla ya que solo se construye una rueda de

dirección en vez de dos.

En el CUADRO Nº 4 se realizará un comparativo entre los diferentes

diseños de ruedas, y el uso adecuado de cada uno dependiendo del fin

que se requiera.

37

CUADRO Nº 4

COMPARACIÓN DE SISTEMAS DE RUEDAS

F

acili

dad

de

cons

truc

ción

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it LE

GO

S

tand

ar

Diferencial X X X X

Sincronizada X X X X

Triciclo X X X

Coche X X X X


En el GRÁFICO Nº 14 se muestra el esquema básico de un robot móvil,

en ella se identifica un sistema mecánico, actuadores, sensores y el

sistema de control.

38

GRÁFICO Nº 14

ESQUEMA DE UN ROBOT MÓVIL


Sistema mecánico: Está compuesto por diversas articulaciones.

Normalmente se distinguen entre el brazo y el órgano terminal o efector

final que puede ser intercambiable, empleando pinzas o dispositivos

específicos para distinta tarea.

Actuadores: Generan las fuerzas o pares necesarios para animar la

estructura mecánica. Se utilizan tecnologías hidráulicas, para desarrollar

potencias importantes y neumáticas, pero en la actualidad se ha

extendido el empleo de motores eléctricos, y en particular motores de

39

corriente continua empleándose en algunos casos motores paso a paso y

otros actuadores sin escobillas. Normalmente se usan ruedas de

materiales anti-deslizantes para evitar fallas de tracción.

Sensores y sistemas de control: los sistemas de control de robots

pueden considerarse funcionalmente descompuestos según una

estructura jerárquica. En el nivel inferior se realizan las tareas de servo

control y supervisión de articulaciones. La mayor parte de los robots

industriales actuales emplean servomecanismo convencional con

retroalimentaciones de posición y velocidad para generar señales de

control sobre los actuadores de las articulaciones.

El segundo nivel de control se encarga de la generación de trayectorias,

entendiendo por tal progreso el desplazamiento de una posición a otra.

Los niveles superiores se ocupan de la comunicación con el usuario,

interpretación de los programas, percepción sensorial y planificación.

Los robots reducen el trabajo del hombre, costos y tiempo en la vida

empresarial, trabajan con eficiencia y en periodos largos de tiempo. Entre

los robot móviles que existen mencionaremos los que se desarrollaran en

éste documento.

40

Robot seguidor de línea

GRÁFICO Nº 15

ROBOT SEGUIDOR DE LÍNEAS


Este tipo de robot es capaz de seguir una línea con ciclo cerrado (pista-

circuito), en cualquier tipo de forma o trayectoria. Los componentes

empleados para la construcción de este prototipo son componentes

electrónicos básicos.

Conocer el funcionamiento de cada componente que constituye al robot

es tan importante, así como crear el circuito eléctrico que rige la lógica del

robot, con ayuda de la investigación y documentación. Es importante

mencionar que el cerebro del este robot es el micro controlador 16F886 ya

que es el encargado de decidir que motor se activa o se apaga en base a

la orden de los sensores.

41

Entre las aplicaciones de los robots móviles se encuentra el trasporte de

la carga en la industria, robots desactivadores de explosivos, exploración

de terrenos no aptos para el hombre; entre otras dependiendo (del

tamaño de estos).

Robot seguidor de luz

Un robot seguidor de luz es un robot rastreador específicamente diseñado

para tal efecto y su única tarea es encontrar un punto de luz dentro de su

ángulo de detección de 180º y deberá dirigirse lo más rápido posible hacia

donde este la mayor intensidad de luz.

GRÁFICO Nº 16

ROBOT SEGUIDOR DE LUZ


42

El robot está diseñado para registrar un punto de emisión de luz que

atraviese los cilindros en los cuales se ubica la fotorresistencia, diseñados

para un ángulo de detección es de 30º frontales. El funcionamiento de

este robot es muy sencillo, para que el robot pueda detectar la luz utilizará

un dispositivo que serán sus ojos.

El LDR o fotorresistencia varia su resistencia interna en función de la luz

respecto a resistencia (menos luz más resistencia). La resistencia y el

potenciómetro actúan como divisores de tensión al estar en serie con el

LDR. El potenciómetro en este caso servirá para regular la intensidad de

la luz ambiente que ingrese hacia el LDR, ya que se deberá igualar la

resistencia producida por este al recibir la luz ambiente con la del

potenciómetro para que el carro no camine. Este procedimiento se lo

llama encerado.

Posterior al encerado se puede empezar a introducir luz de una fuente

distinta, notándose una variación en la resistencia del LDR que hará variar

la tensión en el punto central entre el LDR y las resistencias. De esta

forma ingresará voltaje que acción a los transistores y posteriormente al

motor. Los circuitos detectores deben ser conectados de una forma

cruzada con los motores, ya que el circuito detector de luz izquierdo debe

accionar al motor derecho y viceversa.

43

Por último se debe cambiar la polaridad del motor que ruede hacia atrás,

en el caso de los motores con giro horario será el circuito detector de luz

izquierda hacia el motor derecho.

Seguidor de personas con sensores ultrasónicos

El uso de micrófonos en un robot se puede hallar en dos aplicaciones:

primero, dentro de un sistema de medición de distancia, en el que el

micrófono recibe sonidos emitidos desde el mismo robot, luego de que

éstos rebotan en los obstáculos que tiene enfrente, es decir, un sistema

de sonar; y segundo, un micrófono para captar el sonido ambiente y

utilizarlo en algún sentido.

GRÁFICO Nº 17

ROBOT SEGUIDOR DE PERSONAS


44

Entre las principales características del sensor ultrasónico se tiene: rango

de medida: Entre 1.7 y 400cm, tensión de alimentación: 5v, Frecuencia:

40Khz. Es obvio que este sistema está sujeto a errores, ya que el robot

puede resultar engañado con sonidos de intensidad variable, y también

puede ocurrir que el sonido no dure lo suficiente como para determinar la

dirección.

La otra implementación es la más conocida en la naturaleza: el oído

biaural. Básicamente, se trata de dos sensores separados por una

distancia adecuada que reciben y procesan las diferencias de tiempo

entre las dos señales sonoras percibidas.

Los sonidos recibidos por dos micrófonos capacitivos se amplifican en

sendos circuitos. Estas señales se procesan en un micro controlador,

donde se detecta la longitud, frecuencia y diferencia de fase de las

señales llegadas a los micrófonos. Se puede determinar así la dirección

del sonido que ha llegado al robot.

Por otra parte, y cumpliendo una función más específica de detección y

medición de tipo sonar, se encuentran, incorporados en los medidores de

distancia por ultrasonidos, los receptores especializados en el rango de

los ultrasonidos, que en algunos casos pueden ser como en los

medidores ultrasónicos para ajustar la distancia y actúan como emisores y

sensores a la vez.

45

Su funcionamiento no es simultáneo: las dos funciones se conmutan por

circuito, ya que se emite un tren de sonidos y luego se conmuta el

emisor/receptor a modo de recepción, a la espera del retorno del sonido

que ha rebotado en los objetos que circundan al medidor.

Lenguaje de Programación

Un robot hoy en día puede hacer mucho más que mover su brazo a lo

largo de una serie de puntos dentro de un espacio. Los robots de

tecnología actual pueden aceptar datos de entrada procedentes de

sensores y otros dispositivos. Pueden enviar señales a elementos del

equipo que operan con ellos dentro de la célula. Pueden tomar

decisiones. Pueden comunicarse con otras computadoras para recibir

instrucciones y para informar sobre los datos de producción y los

problemas. Todas estas capacidades necesitan de la programación. “Un

lenguaje de programación de robots sirve como inter faz entre el

usuario humano y el robot industrial” (John Craig, 2006:13).

MikroBasic Pro

Es un compilador Basic con todas las características para micro

controladores PIC de Microchip. Está diseñado para desarrollar, construir

y depurar aplicaciones embebidas basadas en PIC.

46

Este entorno de desarrollo cuenta con una amplia variedad de

características tales como: una sintaxis BASIC fácil de aprender, IDE fácil

de usar, un código muy compacto y eficiente, muchos equipos y

bibliotecas de software, la documentación completa, el simulador de

software, un depurador de hardware, la generación de archivos COFF,

etc.

GRÁFICO Nº 18

INTERFAZ DEL LENGUAJE MIKROBASIC


47

En la siguiente figura se muestra la estructura de un programa simple

escrito en Basic, destacando las partes en las que consiste. A

continuación un ejemplo de cómo se debe escribir un programa.

GRÁFICO Nº 19

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA EN MIKROBASIC


48

Inteligencia Artificial

“El campo de la Inteligencia Artificial o IA, va m ás allá: no sólo

intenta comprender, sino que también se esfuerza e n construir

entidades inteligentes” (Russell y Norvig, 2004:1 ).

La Inteligencia Artificial es una combinación de la ciencia del computador,

fisiología y filosofía, tan general y amplio como eso, es que reúne varios

campos (robótica, sistemas expertos, por ejemplo), todos los cuales

tienen en común la creación de máquinas que pueden pensar.

Características de la Inteligencia Artificial

• Una característica fundamental que diferencia a los métodos de

Inteligencia Artificial de los métodos numéricos es el uso de

símbolos no matemáticos, aunque no es suficiente para distinguirlo

completamente.

• El comportamiento de los programas no es descrito explícitamente

por el algoritmo. La secuencia de pasos seguidos por el programa

es influenciado por el problema particular presente. El programa

especifica cómo encontrar la secuencia de pasos necesarios para

resolver un problema dado (programa declarativo).

49

• Las conclusiones de un programa declarativo no son fijas y son

determinadas parcialmente por las conclusiones intermedias

alcanzadas durante las consideraciones al problema específico.

Los lenguajes orientados al objeto comparten esta propiedad y se

han caracterizado por su afinidad con la Inteligencia Artificial.

• El razonamiento basado en el conocimiento, implica que estos

programas incorporan factores y relaciones del mundo real y del

ámbito del conocimiento en que ellos operan.

• Aplicabilidad a datos y problemas mal estructurados, sin las

técnicas de Inteligencia Artificial los programas no pueden trabajar

con este tipo de problemas.

Tipos de inteligencia artificial:

• Sistemas que piensan como humanos: Tratan de emular el pensamiento humano; por ejemplo las redes neuronale s artificiales. La automatización de actividades que vinculamos con procesos de pensamiento humano, actividades com o la toma de decisiones, resolución de problemas, aprend izaje.

• Sistemas que actúan como humanos: Tratan de actuar como humanos; es decir, imitan el comportamiento humano; por ejemplo la robótica. El estudio de cómo lograr que los computadores realicen tareas que, por el momento, l os humanos hacen mejor.

• Sistemas que piensan racionalmente: Tratan de imita r o emular el pensamiento lógico racional del ser humano; por ejemplo los sistemas expertos. El estudio de los cálculos que h acen posible percibir, razonar y actuar.

50

• Sistemas que actúan racionalmente: Tratan de emular de forma

racional el comportamiento humano; por ejemplo los agentes inteligentes .Está relacionado con conductas inteli gentes en artefactos. (Stuart Russell y Peter Norvig, 2004:1) .

Fundamentación Legal

La fundamentación legal para los estudios según la nueva ley de

educación superior se refleja en los artículos:

Art. 8.- Serán Fines de la Educación Superior.- La educación superior

tendrá los siguientes fines:

a) Aportar al desarrollo del pensamiento universal, al despliegue de la

producción científica y a la promoción de las transferencias e

innovaciones tecnológicas;

b) Fortalecer en las y los estudiantes un espíritu reflexivo orientado al

logro de la autonomía personal, en un marco de libertad de

pensamiento y de pluralismo ideológico;

c) Contribuir al conocimiento, preservación y enriquecimiento de los

saberes ancestrales y de la cultura nacional;

d) Formar académicos y profesionales responsables, con conciencia

ética y solidaria, capaces de contribuir al desarrollo de las

51

instituciones de la República, a la vigencia del orden democrático, y

a estimular la participación social;

e) Aportar con el cumplimiento de los objetivos del régimen de

desarrollo previsto en la Constitución y en el Plan Nacional de

Desarrollo;

f) Fomentar y ejecutar programas de investigación de carácter

científico, tecnológico y pedagógico que coadyuven al

mejoramiento y protección del ambiente y promuevan el desarrollo

sustentable nacional;

g) Constituir espacios para el fortalecimiento del Estado

Constitucional, soberano, independiente, unitario, intercultural,

plurinacional y laico; y,

h) Contribuir en el desarrollo local y nacional de manera permanente,

a través del trabajo comunitario o extensión universitaria.

Art. 28.- Fuentes complementarias de ingresos y exoneraciones

tributarias.- Las instituciones de educación superior públicas podrán crear

fuentes complementarias de ingresos para mejorar su capacidad

académica, invertir en la investigación, en el otorgamiento de becas y

52

ayudas económicas, en formar doctorados, en programas de posgrado, o

inversión en infraestructura, en los términos establecidos en esta Ley.

Las instituciones de educación superior públicas gozarán de los

beneficios y exoneraciones en materia tributaria y arancelaria, vigentes en

la Ley para el resto de instituciones públicas, siempre y cuando esos

ingresos sean destinados exclusivamente y de manera comprobada a los

servicios antes referidos.

Los servicios de asesoría técnica, consultoría y otros que constituyan

fuentes de ingreso alternativo para las universidades y escuelas

politécnicas, públicas o particulares, podrán llevarse a cabo en la medida

en que no se opongan a su carácter institucional sin fines de lucro.

El Consejo de Educación Superior regulará por el cumplimento de esta

obligación mediante las regulaciones respectivas.

Art. 30.- Asignaciones y rentas del Estado para universidades y escuelas

politécnicas particulares.- Las universidades y escuelas politécnicas

particulares que a la entrada de vigencia de la Constitución de la

República del Ecuador reciban asignaciones y rentas del Estado, podrán

continuar percibiéndolas en el futuro.

Están obligadas a destinar dichos recursos al otorgamiento de becas de

escolaridad e investigación a estudiantes matriculados en programas

53

académicos de cualquier nivel, que por su origen socio económico, etnia,

género, discapacidad o lugar de residencia, entre otros, tengan dificultad

para acceder, mantenerse y terminar exitosamente su formación, desde el

inicio de la carrera; así como también, becas de docencia e investigación

para la obtención del título de cuarto nivel.

Art. 37.- Exoneración de tributos.- Se establecen exoneraciones

tributarias conforme a las siguientes disposiciones:

a) Las instituciones de educación superior están exentas del pago de

toda clase de impuestos y contribuciones fiscales, municipales,

especiales o adicionales, incluyendo la contribución a la Contraloría

General del Estado;

b) En los actos y contratos en que intervengan estas instituciones, la

contraparte deberá pagar el tributo, en la proporción que le

corresponda; y,

c) Todo evento cultural y deportivo organizado por las instituciones

del Sistema de Educación Superior en sus locales estará exento de

todo impuesto siempre y cuando sea en beneficio exclusivo de la

institución que lo organiza.

Art. 71.- Principio de igualdad de oportunidades.- El principio de igualdad

de oportunidades consiste en garantizar a todos los actores del Sistema

54

de Educación Superior las mismas posibilidades en el acceso,

permanencia, movilidad y egreso del sistema, sin discriminación de

género, credo, orientación sexual, etnia, cultura, preferencia política,

condición socioeconómica o discapacidad.

Las instituciones que conforman el Sistema de Educación Superior

propenderán por los medios a su alcance que, se cumpla en favor de los

migrantes el principio de igualdad de oportunidades.

Se promoverá dentro de las instituciones del Sistema de Educación

Superior el acceso para personas con discapacidad bajo las condiciones

de calidad, pertinencia y regulaciones contempladas en la presente Ley y

su Reglamento. El Consejo de Educación Superior, velará por el

cumplimiento de esta disposición.

Art. 117.- Tipología de instituciones de Educación Superior.- Las

instituciones de Educación Superior de carácter universitario o politécnico

se clasificarán de acuerdo con el ámbito de las actividades académicas

que realicen. Para establecer esta clasificación se tomará en cuenta la

distinción entre instituciones de docencia con investigación, instituciones

orientadas a la docencia e instituciones dedicadas a la educación superior

continua.

55

En función de la tipología se establecerán qué tipos de carreras o

programas podrán ofertar cada una de estas instituciones, sin perjuicio de

que únicamente las universidades de docencia con investigación podrán

ofertar grados académicos de PHD o su equivalente. Esta tipología será

tomada en cuenta en los procesos de evaluación, acreditación y

categorización.

Art. 118.- Niveles de formación de la educación superior.- Los niveles de

formación que imparten las instituciones del Sistema de Educación

Superior son:

a) Nivel técnico o tecnológico superior, orientado al desarrollo de las

habilidades y destrezas que permitan al estudiante potenciar el

saber hacer. Corresponden a éste los títulos profesionales de

técnico o tecnólogo superior, que otorguen los institutos superiores

técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de artes y los conservatorios

superiores. Las instituciones de educación superior no podrán

ofertar títulos intermedios que sean de carácter acumulativo.

b) Tercer nivel, de grado, orientado a la formación básica en una

disciplina o a la capacitación para el ejercicio de una profesión.

Corresponden a este nivel los grados académicos de licenciado y

los títulos profesionales universitarios o politécnicos, y sus

equivalentes. Sólo podrán expedir títulos de tercer nivel las

56

universidades y escuelas politécnicas. Al menos un 70% de los

títulos otorgados por las escuelas politécnicas deberán

corresponder a títulos profesionales en ciencias básicas y

aplicadas.

c) Cuarto nivel, de postgrado, está orientado al entrenamiento

profesional avanzado o a la especialización científica y de

investigación. Corresponden al cuarto nivel el título profesional de

especialista; y los grados académicos de maestría, PhD o su

equivalente. Para acceder a la formación de cuarto nivel, se

requiere tener título profesional de tercer nivel otorgado por una

universidad o escuela politécnica, conforme a lo establecido en

esta Ley.

Las universidades y escuelas politécnicas podrán otorgar títulos de

nivel técnico o tecnológico superior cuando realicen alianzas con

los institutos de educación superior o creen para el efecto el

respectivo instituto de educación superior, inclusive en el caso

establecido en la Disposición Transitoria Vigésima Segunda de la

presente Ley.

Art. 119.- Especialización.- La especialización es el programa destinado a

la capacitación profesional avanzada en el nivel de posgrado.

57

Art. 120.- Maestría.- Es el grado académico que busca ampliar,

desarrollar y profundizar en una disciplina o área específica del

conocimiento. Dota a la persona de las herramientas que la habilitan para

profundizar teórica e instrumentalmente en un campo del saber.

Art. 122.- Otorgamiento de Títulos.- Las instituciones del Sistema de

Educación Superior conferirán los títulos y grados que les corresponden

según lo establecido en los artículos precedentes. Los títulos o grados

académicos serán emitidos en el idioma oficial del país.

Deberán establecer la modalidad de los estudios realizados. No se

reconocerá los títulos de doctor como terminales de pregrado o

habilitantes profesionales, o grados académicos de maestría o doctorado

en el nivel de grado.

Preguntas a Contestarse

1) ¿La creación de un robot móvil multifuncional servirá de motivación

para que los estudiantes incursionen en la robótica?

2) ¿Está usted de acuerdo que en la carrera se debería implementar más

sistemas robotizados que ayuden a mejorar las experiencias de los

estudiantes?

58

3) ¿Es buena idea crear un robot móvil para que sirva de estudios

posteriores para los estudiantes que desean implantarle mejoras?

4) ¿Si se tuviera el apoyo adecuado en la Universidad de Guayaquil,

habría menor cantidad de importaciones de tecnología robótica, y más

desarrollo en la institución?

5) ¿Considera usted que en la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales y Networking no solo se debería incursionar en la

robótica a nivel de concursos, sino también en crear procesos

robóticos acoplados a otra área de estudio?

59

Variables de la Investigación

CUADRO Nº 5

VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN

Tipo de Variable Variable Indicadores

Inde

pend

ient

e

Utilizar los recursos actuales de soft

ware y hardware de robótica con los

que en la actualidad se cuenta para

el desarrollo de un robot móvil orient

ado a la destreza que tiene para el

desplazamiento en entornos conoci

dos o desconocidos.

Conocimiento de Ha

rdware y Software a

utilizarse

Dep

endi

ente

Investigar, diseñar, elaborar e imple

mentar estrategias de destreza y vel

ocidad en un robot móvil controlado

por un PIC16F86.

Desarrollo

Programación

Estudio de las parte

s a utilizar


60

DEFINICIONES CONCEPTUALES

Actuadores : transductor, que transforma señales eléctricas en

movimientos mecánicos.

Algoritmo: Secuencia de reglas e instrucciones que describen un

procedimiento para solucionar un problema. Un programa informático

expresa uno o más algoritmo de una manera comprensible para un

ordenador.

Autómata: aparato que encierra en sí mismo los mecanismos necesarios

para ejecutar ciertos movimientos o tareas similares a las que realiza el

hombre

Automatización: Se le denomina así a cualquier tarea realizada por

máquinas en lugar de personas. Es la sustitución de procedimientos

manuales por sistemas de cómputo.

Controlador: es la parte del software que controla un periférico particular.

Destreza: Básicamente la destreza es una capacidad una manifestación

de una serie de elementos o de un conjunto sólido guiado por la

imaginación por la mente, y, por todos aquellos aspectos se desarrollan

dentro de nosotros a través de sensaciones y su interpretación.

Estrategia: Principios y rutas fundamentales que orientarán el proceso.

61

Manipulador: En general, cualquier dispositivo mecánico capaz de

reproducir los movimientos humanos para la manipulación de objetos. En

particular, suele referirse a los elementos mecánicos de un robot que

producen su adecuado posicionamiento y operación.

Robot Autónomo (RA): son sistemas completos que operan

eficientemente en entornos complejos sin necesidad de estar

constantemente guiados y controlados por operadores humanos. Una

propiedad fundamental de los RA es la de poder reconfigurarse

dinámicamente para resolver distintas tareas según las características del

entorno se lo imponga en un momento dado.

Robot Industrial: es un manipulador programable multifunción, diseñado

para mover partes, herramientas o dispositivos especializados a través de

movimientos programados para la optimización de una variedad de tareas

Robótica: es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño,

manufactura y aplicaciones de los robots. La robótica combina diversas

disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la

inteligencia artificial y la ingeniería de control. Otras áreas importantes en

robótica son el álgebra, los autómatas programables y las máquinas de

estados.

Sensor: transductor que capta magnitudes y las transforma en señales

eléctricas.

62

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Modalidad de la Investigación

La robótica se propone entre sus objetivos, dar solución o plantear

soluciones a los problemas en general, se eligió como modalidad para el

trabajo de grado el proyecto factible puesto como resultado se creará el

prototipo mecánico que permita el desarrollo de estrategias y destrezas en

un robot móvil orientado a la robótica, que logrará desplazarse por

caminos conocidos o desconocidos, así como también permitirá mejorar

en calidad, recursos, tiempo y costos el trabajo que requiera mayor

esfuerzo y precisión.

Un proyecto factible:

Comprende la elaboración y desarrollo de una propue sta de un modelo operativo viable, para solucionar problemas, requerimientos o necesidades de organizaciones o gr upos sociales; puede referirse a la formulación de polít icas, programas, tecnologías, métodos o procesos. Para su formulación y ejecución debe apoyarse en investigac iones de tipo documental de campo o un diseño que incluya am bas modalidades. (Yépez, 2010:21).

63

Diseño de la Investigación

“El diseño es un plan o estrategia que se desarroll a para obtener la

información que requiere en una investigación” (Her nández,

Fernández y Baptista, 2006:157).

Para el diseño de la investigación bibliográfica se realizó encuestas a

egresados de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas en la carrera

de Ingeniería en Sistemas y Networking, a micro empresas en

crecimientos dedicadas a la robótica para obtener resultados que

viabilicen la ejecución de la propuesta.

La investigación bibliográfica permitió emplear, profundizar, y deducir

diferentes enfoques, teorías y criterios, a través de la utilización de

fuentes primarias y secundarias.

Tipo de Investigación

Esta investigación se identifica con los siguientes tipos:

Investigación exploratoria: Se realiza con el propósito de destacar los

aspectos fundamentales de una problemática determinada y encontrar

los procedimientos adecuados para elaborar una investigación posterior.

64

Por lo general, se aplican a problemas de investiga ción nuevos o pocos desconocidos; además, constituyen el preámb ulo de otros diseños (no experimentales y experimentales). (Hernández, Fernández y Baptista, 2006:209).

Investigación aplicada: Busca medir las circunstancias y satisfacer una

necesidad, sin importar la generalización, ya que la finalidad radica en

incrementar y aplicar los conocimientos en robótica móvil.

Investigación acción: Se orienta a reproducir un cambio profundo en el

trabajo diario.

Población

“Población o universo es un conjunto de todos los c asos que

concuerdan con determinadas especificaciones” (Hern ández,

Fernández y Baptista, 2006:239).

Está constituido por un conjunto de egresados y estudiantes del 8vo

semestre de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la

Universidad de Guayaquil, también se consideró a micro empresarios del

área.

65

CUADRO Nº 6

POBLACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

No. Detalle CANTIDAD PORCENTAJE

1 Egresados 50 24,27 %

2 Micro empresarios 6 2,91 %

3 Estudiantes 156 72,82 %

TOTAL 212 100,00 %


Como resultado podemos indicar que se tiene una población total de 212

personas a encuestar, formada por 50 egresados, 156 estudiantes de la

Carrera Sistemas Computacionales y Networking y 6 Micro empresarios.

66

Operacionalización de Variables

CUADRO Nº 7

OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES

Tipo de Variable Variable Dimensión Indicadores

Inde

pend

ient

e

Utilizar los recursos actuales de sof

tware y hardware de robótica con l

os que en la actualidad se cuenta p

ara el desarrollo de un robot móvil

orientado a la destreza que tiene p

ara el desplazamiento en entornos

conocidos o desconocidos.

Egresados

Estudiantes

Profesionales

Empresas

Conocimiento d

e Hardware y

Software a utiliz

arse

Dep

endi

ente

Investigar, diseñar, elaborar e impl

ementar estrategias de destreza y

velocidad en un robot móvil control

ado por un PIC16F86.

En la

Universidad

En el País

En la Ciudad

Desarrollo

Programación

Estudio de las p

artes a utilizar


67

Instrumentos de Recolección de Datos

Técnicas

“Los métodos empíricos de investigación permiten ef ectuar el

análisis preliminar de la información, así como ver ificar y comprobar

las concepciones teóricas” (Radrigan, 2005:20) .

En esta investigación se emplearon procesos sistemáticos, como la

aplicación de una encuesta, la misma que fue estructurada tomando en

cuenta las variables y los indicadores mediante el cual se recopilan datos

provenientes de la población frente al problema determinado; La encuesta

fue presentada en un formulario de 5 preguntas en las que el encuestado

contestó de manera anónima y sin ninguna presión por parte de la

encuestadora.

La entrevista a expertos es una técnica que permitió obtener información

directa, significativa y relevante sobre el problema que se pretende

solucionar

En la entrevista intervinieron dos elementos:

• El investigador que recogió la información y el entrevistado que fue la

fuente de información; está técnica permitió relacionar directamente al

investigador con el objeto de estudio.

68

• La confiabilidad y la validez de los instrumentos es garantizada por la

calidad de los ítems y validación a expertos en el diseño y la adecuada

aplicación de este tipo de instrumentos de investigación.

Instrumentos

En la recolección de datos se deben considerar cuatro pasos:

a) La construcción de formatos para recabar la info rmación que servirán para organizar los datos recolectados.

b) La codificación que sirve para representar esos datos en un formato de recopilación de datos en la forma más ef iciente posible.

c) La recopilación en sí de los datos

d) Su asentamiento en el formato de recopilación de datos. (Neil J. Salkind, 1999:160).

En cuanto a las actividades que se realizó para recolectar los datos se

empleó un programa en MS Excel que sirve para tabular las encuestas.

Esto se realizó con los egresados y estudiantes, a los micro empresarios

se les realizó una entrevista, cuyos resultados fueron ingresados a la base

en MS Excel.

69

Procedimientos de la Investigación

Para este proyecto de carácter factible se aplicó aproximadamente el 30%

de investigación indirecta o bibliográfica, el 20% de investigación directa y

el 50% el desarrollo. Se siguieron los siguientes pasos:

Capítulo I El Problema

Planteamiento del Problema

Ubicación del Problema en un Contexto

Situaciones, Conflictos, Nudos críticos

Causas y Consecuencias

Delimitación del Problema

Formulación del Problema

Objetivos

Alcance

Justificación e Importancia

Evaluación del Problema

Capítulo II Marco Teórico

Antecedentes del Estudio

Fundamentación Teórica


Definición de Variables

Definiciones Conceptuales

70

Capítulo III Metodología

Diseño de la Investigación

Modalidad de la Investigación

Tipo de Investigación

Población

Operacionalización de Variables

Instrumento de Recolección de Datos

Procedimientos de la Investigación

Procesamiento y Análisis

Criterios para la Evaluación de la Propuesta

Capítulo IV Marco Administrativo

Cronograma

Presupuesto

Capítulo V Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones

Recomendaciones

71

Recolección de la Información

Para el desarrollo del cuestionario se utilizaron preguntas objetivas

sencillas agrupadas en bloques de información general, específica y

complementaria; para la obtención de las respuestas se aplicó el método

de evaluaciones sumarias o también conocido como escala de Likert.

Procesamiento y Análisis

El análisis de los datos depende de tres factores:

• El nivel de medición de las variables • La manera como se hayan formulado las hipótesis. • El interés del investigador. (Hernández, Fernández y

Baptista, 1998:342)

Por lo tanto el análisis varía en cada caso; a partir de la base de datos

establecida con los resultados codificados, el investigador toma las

decisiones que estime conveniente para los fines propuestos en el

proyecto. Ahora el proceso de análisis se facilita por el empleo de la

tecnología informática, con el uso de lectores ópticos para registrar rápida

y directamente los datos, y también con la aplicación de paquetes

estadísticos con software apropiado como es el MS Excel.

La investigación de campo fue aplicada a través de un cuestionario a 206

personas entre los cuales estuvieron: estudiantes del 8avo semestre,

72

egresados de las Carreras de Ingeniería en Sistemas, de la Universidad

de Guayaquil y se realizó 6 entrevistas a Micro empresarios.

El instrumento antes de ser aplicado fue validado por el tutor de la tesis

así como por expertos del área; como resultado se obtuvo un cuestionario

inicial, luego de lo cual fue probado sobre una muestra pequeña para

obtener una retroalimentación acerca de los datos solicitados y la

estructura de dicho cuestionario.

Posteriormente se procedió a realizar una serie de ajustes para obtener el

cuestionario definitivo y poderlo aplicar. El contacto inicial con las

personas involucradas en la muestra, fue realizado vía correo electrónico,

en el caso de los egresados y estudiantes y de forma presencial en el

caso de los Micro empresario, todos los participantes invitados se

mostraron muy colaborativos y mostraron mucho interés en el desarrollo

del proyecto.

Análisis e Interpretación de Datos

La investigación fue aplicada a través de un cuestionario a 206 personas

que se realizaron a los estudiantes de la Carrera de Ingeniería en

Sistemas Computaciones y a 6 expertos Micro empresarios. Una vez

aplicada dichas encuestas se obtuvieron los siguientes datos:

73

CUADRO Nº 8

PREGUNTA Nº1


GRÁFICO Nº 20

PREGUNTA Nº1


Análisis: En el gráfico se puede apreciar que las personas que están de acuerdo y totalmente de acuerdo son el 91,26% del total de los encuestados por lo que se determina que de cada 10 personas 9 están interesadas en la robótica y consideran que el desarrollar el robot móvil multifuncional de este proyecto será de apoyo para que los estudiantes incursionen en esta área de estudio.

¿La creación de un robot móvil multifuncional servi rá de motivación para que los estudiantes incursionen en la robótica?

DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE TOTALMENTE DE ACUERDO 156 75,73 % DE ACUERDO 32 15,53 % ME ES INDIFERENTE 13 6,31 % EN DESACUERDO 3 1,46 % TOTALMENTE EN DESACUERDO 2 0,97 %

TOTAL 206 100,00 %

75,73%

15,53%

6,31%

1,46% 0,97%TOTALMENTE DEACUERDO

DE ACUERDO

ME ESINDIFERENTE

EN DESACUERDO

TOTALMENTE ENDESACUERDO

74

CUADRO Nº 9

PREGUNTA Nº 2

¿Está usted de acuerdo que en la carrera se debería implementar más sistemas robotizados que ayuden a mejorar las exper iencias de los estudiantes?

DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE TOTALMENTE DE ACUERDO 128 62,14 % DE ACUERDO 58 28,16 % ME ES INDIFERENTE 9 4,36 % EN DESACUERDO 11 5,34 % TOTALMENTE EN DESACUERDO 0 0 %

TOTAL 206 100,00 %


GRÁFICO Nº 21

PREGUNTA Nº2


Análisis: En el gráfico se puede apreciar que las personas que están totalmente de acuerdo y los que están de acuerdo representan el 90,30% de las personas encuestadas por lo que se determina que de cada 10 personas 9 consideran que el implementar sistemas robotizados ayudan a los estudiantes a adquirir más conocimiento y experiencia en el área.

62,14%

28,16%

4,36%5,34% 0% TOTALMENTE DE

ACUERDO

DE ACUERDO

ME ESINDIFERENTE

EN DESACUERDO


75

CUADRO Nº 10

PREGUNTA Nº 3

¿Es buena idea crear un robot móvil para que sirva de estudios posteriores para los estudiantes que deseas implant arle mejoras?


TOTAL 206 100,00 %


GRÁFICO Nº 22

PREGUNTA Nº3


Análisis: En el gráfico se puede apreciar que las personas que responden si representan el 90,29 % de las personas encuestadas por lo que se determina que de cada 10 personas 9 consideran que tener este robot móvil en la carrera sería de gran ayuda para los estudiantes interesados en el área y que deseen realizar mejoras en un posterior estudio.

68,93%

21,36%

4,37% 2,91% 2,43%

TOTALMENTE DEACUERDO

DE ACUERDO

ME ES INDIFERENTE

EN DESACUERDO


76

CUADRO Nº 11

PREGUNTA Nº 4

¿Si se tuviera el apoyo adecuado en la Universidad de Guayaquil, habría menor cantidad de importaciones de tecnologí a robótica, y más desarrollo en la institución?


TOTAL 206 100,00 %


GRÁFICO Nº 23

PREGUNTA Nº4


Análisis: En el gráfico se puede apreciar que las personas que responden si representan el 83,98% de las personas encuestadas por lo que se determina que de cada 10 personas 8 consideran que si se tendría el apoyo necesario de la Universidad se crearía más procesos robóticos y se disminuiría la importación de esta tecnología para la carrera

42,23%

41,75%

5,34%

7,28% 3,40%TOTALMENTE DEACUERDO

DE ACUERDO

ME ESINDIFERENTE

EN DESACUERDO


77

CUADRO Nº 12

PREGUNTA Nº 5

¿Considera usted que en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking no solo se debería inc ursionar en la robótica a nivel de concursos, sino también en crea r procesos robóticos acoplados a otra área de estudio?


TOTAL 206 100,00 %


GRÁFICO Nº 24

PREGUNTA Nº5


Análisis: En el gráfico se puede apreciar que las personas que responden de acuerdo y totalmente de acuerdo representan el 88,35% de las personas encuestadas por lo que se determina que de cada 10 personas 8 consideran que si se implementaría procesos robóticos acoplados a otra rama de estudio se crearían proyectos muy interesantes y útiles para la enseñanza en la Universidad.

56,80%31,55%

3,88%5,34% 2,43%

TOTALMENTE DEACUERDODE ACUERDO

ME ESINDIFERENTEEN DESACUERDO


78


1) ¿La creación de un robot móvil multifuncional se rvirá de

motivación para que los estudiantes incursionen en la robótica?

De los datos obtenidos, tenemos que un 91,26% de las personas

encuestadas, conformadas por las que están de acuerdo y totalmente

de acuerdo, consideran que la creación de un multifuncional permitirá

motivar a los estudiantes y futuros profesionales a incursionarse en el

mundo de la robótica, por lo tanto esto refleja que 9 de cada 10

personas se pronuncian por una propuesta de este tipo y estarían de

acuerdo a la pregunta planteada.

2) ¿Está usted de acuerdo que en la carrera se debe ría implementar

más sistemas robotizados que ayuden a mejorar las e xperiencias

de los estudiantes?

En el gráfico se puede apreciar que las personas que están totalmente

de acuerdo y los que están de acuerdo representan el 90,30% de las

personas encuestadas por lo que se demuestra que incrementar la

implementación de sistemas robotizados ayudan a los estudiantes a

adquirir más conocimiento y experiencia en el área, por lo tanto esto

refleja que 9 de cada 10 personas se pronuncian por una propuesta de

este tipo y estarían de acuerdo a la pregunta planteada.

79

3) ¿Es buena idea crear un robot móvil para que sir va de estudios

posteriores para los estudiantes que deseas implant arle mejoras?

En el gráfico se puede apreciar que las personas que respondieron de

acuerdo y totalmente de acuerdo representan el 90,39% de las

personas encuestadas, consideran que tener este tipo de robot en la

carrera facilitaría y ayudaría el estudio posterior de mejoras para robot

móvil, por lo que se determina que de cada 10 personas 9 se

pronuncian por una propuesta de este tipo y estarían de acuerdo a la

pregunta planteada.

4) ¿Si se tuviera el apoyo adecuado en la Universid ad de Guayaquil,

habría menor cantidad de importaciones de tecnologí a robótica, y

más desarrollo en la institución?

En el gráfico se puede apreciar que las personas que están totalmente

de acuerdo y de acuerdo representan el 83,98% de las personas

encuestadas, las que consideran que si se tendría el apoyo necesario

de la Universidad se crearía más procesos robóticos y se disminuiría la

importación de esta tecnología para la carrera, por lo que se determina

que de cada 10 personas 8 se pronuncian por una propuesta de este

tipo y estarían de acuerdo a la pregunta planteada.

80


Computacionales y Networking no solo se debería inc ursionar en

la robótica a nivel de concursos, sino también en c rear procesos


En el gráfico se puede apreciar que las personas que responden de

acuerdo y totalmente de acuerdo representan el 88,35% de las

personas encuestadas, las consideran que si se implementaría

procesos robóticos acoplados a otra rama de estudio se crearían

proyectos muy interesantes y útiles para la enseñanza en la

Universidad, por lo que se determina que de cada 10 personas 8 se

pronuncian por una propuesta de este tipo y estarían de acuerdo a la

pregunta planteada.

Criterio para la Elaboración de la Propuesta

La propuesta es la creación de un programa basado en estrategias de

destrezas y velocidad que se implementará en un Robot Móvil que hará

de este un componente mecánico que al estar programado en funciones

le permitirá desplazarse por un entorno por tres medios diferentes. El

Robot Móvil está orientado a concursos de robótica y a ser aplicado en

procesos donde la supervisión la realice el ser humano y el trabajo duro el

Robot.

81

CAPÍTULO IV

MARCO ADMINISTRATIVO

Cronograma

CUADRO Nº 13

Cronograma del Proyecto

ID NOMBRE DURACIÓN (HORAS) RECURSO

1 Proyecto 387 Karen Vélez Soledispa

2 Capítulo I - Planteamiento del Problema 58 Karen Vélez Soledispa

3 Capítulo II - Marco Teórico 55 Karen Vélez Soledispa

4 Capítulo III - Metodología 59 Karen Vélez Soledispa

5 Capítulo IV - Marco Administrativo 12 Karen Vélez Soledispa

6 Capítulo V - Conclusiones y Recomendaciones 11 Karen Vélez Soledispa

7 Capítulo VI - Propuesta 167 Karen Vélez Soledispa

8 Anexos 7 Karen Vélez Soledispa

Elaborado : Karen Vélez Soledispa Fuente : Datos de la Investigación

82

GRÁFICO Nº 25

DIAGRAMA DE GANTT DEL PROYECTO

Elaborado : Karen Vélez Soledispa Fuente : Componentes del Proyecto

83

Presupuesto

Ingresos

El financiamiento del proyecto tecnológico se lo obtuvo del ingreso total

de $1,860.00 durante el período que duró el desarrollo del proyecto. Estas

entradas ayudaron a cubrir todos los gastos que conlleva la realización

satisfactoria del proyecto.

CUADRO Nº 14

INGRESOS

INGRESO DÓLARES

Capital $ 1,860.00

TOTAL DE INGRESO $ 1,860.00


Egresos

El siguiente cuadro nuestros los egresos que se presentaron durante el

desarrollo del proyecto.

84

CUADRO Nº 15

DETALLES DE LOS EGRESOS

EGRESOS DÓLARES

Suministros de oficina y computación $ 150.00

Impresiones de hojas $ 150.00

Computadora y servicios de internet $ 80.00

Componentes del Robot y pista del seguidor de líneas $ 500.00

Ensamblaje del Robot. $ 200.00

Director,Tècnico y Desarrollador del Proyecto $ 500.00

Empastado de la tesis 3 libros $ 50.00

Construcción de la pista $ 150.00

Refrigerio $ 50.00

Transporte $30.00

TOTAL DE EGRESOS $ 1,860.00


Detalles:

• Suministros de oficina y computación: Este valor cubre la compra de

hojas y cartuchos para la elaboración e impresión del proyecto.

• Impresiones de hojas: Este valor cubre todas las copias de las hojas

de las encuestas, así como también la impresión de los borradores

presentados, y la impresión final de 3 libros de tesis.

85

• Computadora y servicio de internet: Este rubro cubre el servicio de

internet utilizado para la investigación y desarrollo de la tesis.

• Componente del robot y pista de seguidor de líneas: Este valor cubre

todos los componentes que se necesitaron para ensamblar el robot y

también para la construcción de la pista del robot móvil.

• Ensamblaje del Robot: Mano de obra en la construcción del robot

móvil y de la pista.

• Programador: Este rubro cubre el pago por la programación del robot.

• Empastado de la tesis.- Este rubro es el valor por los anillados y el

empastado final de 3 libros de la tesis.

• Construcción de la pista: Valor destinado para la construcción de la

pista de robot móvil.

• Refrigerio: Destinado para el lunch en los días de investigación que

demandaba la realización del proyecto.

• Transporte: Valor que representa lo gastado en la movilización a las

tutorías, bibliotecas, cyber, Universidad.

86

Recursos Humanos del Proyecto

� Director del Proyecto: Persona encargada de llevar una correcta

supervisión y administración, verificando que el proyecto se cumpla

según el cronograma propuesto.

� Desarrollador: Persona encargada de realizar el código de

programación del seguidor de líneas, seguidor de luz y el seguidor de

personas

� Técnico: Es el encargado del ensamblaje del robot y del diseño de la

pista para el robot móvil.

87

CAPÍTULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

• De los datos obtenidos de la encuesta, se puede apreciar que existe

un alto nivel de aceptación de esta tecnología especialmente en los

estudiantes que aún no terminan la Universidad y que les apasiona el

mundo de la robótica, mostraron su interés por el conocer más de la

tecnología robótica sus funciones, áreas de aplicaciones y ver el

proyecto final implementado en el dispositivo mecánico, se llega a la

conclusión que con un poco más de práctica y motivación en esta área

de estudio se podría lograr crear innovadores procesos robotizados e

incluso ganar los concursos de robótica a nivel de Universidad y

porque no a un nivel mayor.

• Este proyecto cumple con lo propuesto, el robot móvil demuestra la

habilidad y destreza al momento de desplazarse sobre los caminos

planteados; La función seguidor de línea logra trasladarse en la pista

siguiendo la línea de color negro sobre un fondo blanco, así mismo la

función seguidor de luz y seguidor de personas se encaminan de un

lugar a otro siempre y cuando no haya obstáculos que impidan el

movimiento del robot y las señales respectivas tengan la iluminación

adecuada para ser captadas sin ningún error.

88

• La relación humano-robot es un hecho cotidiano ya que aumenta

continuamente en gran medida los progresos de la microelectrónica y

la microinformática, así como la adaptación de esta tecnología a otras

disciplinas como el reconocimiento de formas, la inteligencia artificial y

demás áreas de estudio.

Recomendaciones

• Se recomienda la práctica continua de esta tecnología en la

Universidad donde permita al estudiante obtener o pulir sus

habilidades y conocimientos durante el tiempo de estudio.

• El desarrollo de este proyecto es estrictamente académico y no

pretende crear una malla de estudio basada en robótica, mas sin

embargo debido a la aceptación de esta tecnología por parte de los

estudiantes es recomendable tener o mejorar la motivación y el interés

que actualmente existe por incurrir en esta materia, una forma sería

estar presente en los concursos de robótica que se realizan en el

período de estudio.

• Se recomienda tener un porcentaje más alto de desarrollo en esta

tecnología para que en un futuro los estudiantes sean los creadores de

procesos robóticos que cumplan con una necesidad o sirvan para

estudios dentro de la misma que permita que la importación de robots

en la Universidad disminuya y el desarrollo en la facultad aumente con

mayor eficiencia y precisión.

89

BIBLIOGRAFÍA

LIBROS

Asimov Isaac. (1950). Yo, Robot. Estados Unidos: Doubleday. Barrientos, Peñín, Balaguer y Aracil, 1997:10. (1997). Fundamentos de

Robótica. España: McGraw-Hill. Craig John. (2006). Robótica. México: Pearson Educación. Hernández, Fernández y Baptista. (1998). Metodología de la

Investigación. México: McGraw-Hill. Hernández, Fernández y Baptista. (2006). Metodología de la

Investigación. México: McGraw-Hill. Marisa Radrigan. (2005). Metodología de la Investigación. Norvig Stuart Russell y Peter. (2004). Inteligencia Artificial - Un Enfoque

Moderno. España: Pearson Educación. Salkind Neil. (1999). Métodos de Investigación. México: Pearson Prentice

Hall. Yépez Edison. (2010). Guía para la Elaboración del Proyecto de Trabajo

de Grado. Guayaquil. Rorabaugh, Brittt. (2010). Mechanical Devices for the Electronics Experimenter. McGraw – Hill. USA.

90

DIRECCIONES WEB

Cyrill Stachniss, Udo Frese, Giorgio Grisetti. Projects. Recuperado el

23 de Junio de 2012, de OpenSlam: http://openslam.org/ IFR. Robots. Recuperado el 23 de Abril de 2012, de IFR Internacional

Federation of Robotics: http://www.ifr.org/service-robots/ Jae Won Park. (20 de Septiembre de 2012). Humanoid Physics.

Recuperado el 14 de Octubre de 2012, de Robots.Net: http://robots.net/proj/21-Humanoid%20Physics/

Organization Simple. Tipos de Robots. Recuperado el 23 de Abril de

2012, de Simple Organization: http://www.tiposde.org/general/460-tipos-de-robots/

USMP. Bases de Torneo Robot Seguidores. Recuperado el 14 de Mayo

de 2012, de USMP - Facultad de Ingeniería y Arquitectura: http://www.usmp.edu.pe/vision2012_lima/Robot-SeguidorLuz.pdf

91

ANEXOS

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

Encuesta



ENCUESTA A ESTUDIANTES

Género: Masculino _____ Femenino ______ Eda d: ______

1) ¿La creación de un robot móvil multifuncional se rvirá de

motivación para que los estudiantes incursionen en la robótica?

a) Totalmente de acuerdo

b) De acuerdo

c) Me es indiferente

d) En desacuerdo

e) Totalmente en desacuerdo

2) ¿Está usted de acuerdo que en la carrera se debe ría implementar

más sistemas robotizados que ayuden a mejorar las e xperiencias

de los estudiantes?


b) De acuerdo


d) En desacuerdo


92

3) ¿Es buena idea crear un robot móvil para que sir va de estudios

posteriores para los estudiantes que deseas implant arle mejoras?


b) De acuerdo


d) En desacuerdo


4) ¿Si se tuviera el apoyo adecuado en la Universid ad de Guayaquil,

habría menor cantidad de importaciones de tecnologí a robótica, y

más desarrollo en la institución?


b) De acuerdo


d) En desacuerdo



Computacionales y Networking no solo se debería inc ursionar en

la robótica a nivel de concursos, sino también en c rear procesos



b) De acuerdo


d) En desacuerdo


CAPÍTULO IV

CRONOGRAMA

Capítulo I

GRÁFICO Nº 26

CRONOGRAMA DEL CAPÍTULO I


94

Capítulo II

GRÁFICO Nº 27

CRONOGRAMA DEL CAPÍTULO II


95

Capítulo III

GRÁFICO Nº 28

CRONOGRAMA DEL CAPÍTULO III


96

Capítulo IV y V

GRÁFICO Nº 29

CRONOGRAMA DEL CAPÍTULO IV Y V


97

Capítulo VI

GRÁFICO Nº 30

CRONOGRAMA DEL CAPÍTULO VI


98

DESARROLLO DE LA PROPUESTA

A continuación se detallan el listado y las características de cada una de

las partes de hardware y software utilizadas en el proyecto, así como

también se explica paso a paso la construcción del prototipo mecánico, la

modalidad bajo la cual trabaja y la programación del mismo.

Componentes de Hardware y Software

Hardware

Módulo Programador

Es un programador para pics de todas las familias del fabricante

MicroChip (16F, 18F, DSPICs, 24F, 32F). Permite la programación en

caliente y recibir datos USB, soporta múltiples operativos.

Esta parte fue utilizada para grabar el código de programación del robot

en la placa madre.

99

GRÁFICO Nº 31

PROGRAMADOR PIC I&T 04


Modulo Puente ‘H’

Es un módulo para el control de dirección y velocidad de dos motores DC

totalmente independientes, sirve también para el control de intensidad de

cargas por PWM.

Este actuador convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un

movimiento rotatorio en los motores, y el botón on/off permite encender o

apagar en cualquier momento el módulo

100

GRÁFICO Nº 32

MÓDULO PUENTE ‘H’


Módulo Infrarrojo QRD1114

Este módulo sirve para la detección de colores, y es utilizado para el

modo seguidor de líneas, la distancia máxima de la superficie reflectora

debe de ser de hasta 8mm.

101

GRÁFICO Nº 33

INFRARROJO QRD1114


Módulo De Entrenamiento Con Interfaz Usb

Es un módulo de entrenamiento y desarrollo que nos permite realizar

múltiples tareas con el micro controlador 16F886.

Contiene un interruptor ON/OFF para energizar o des energizar al módulo

de entrenamiento, un potenciómetro para la variación de la velocidad, y

posee un control para 2 motores uno para dirección y el otro para la

velocidad.

Posee un resistor pull up (reset) que se lo programó mediante software

para que cambie de estado cada vez que se lo presione.

102

Tiene incorporado el conector ISCP que se lo utiliza para cargar el código

en el micro controlador usando cualquier programador que tenga este tipo

de conector, además consta de una entrada USB que tiene la misma

función que el ISCP.

GRÁFICO Nº 34

MÓDULO DE ENTRENAMIENTO CON INTERFAZ USB


103

Para utilizar el potenciómetro del módulo de entrenamiento se debe

colocar el Jumper POT (EN/DS) tal como se indica en el Gráfico Nº 35.

GRÁFICO Nº 35

POTENCIÓMETRO


Sensor de Luz I&T-LDR

Es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de

la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la

luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor.

Todos los diferentes modos de censado se basan en este principio de

funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección,

104

clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y

diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.

GRÁFICO Nº 36

SENSOR DE LUZ I&T-LDR


Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una

señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un

sensor de luz incluye un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a

una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la

señal, compensación y formateo de la señal de salida.

El sensor de luz más común es el LDR -Light Dependant Resistor o

Resistor dependiente de la luz. Un LDR es básicamente un resistor que

cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz.

Este sensor es utilizado en el proyecto para el estado seguidor de Luz.

105

Sensor Ultrasónico HY-SFR05

Los sensores nos ayudan a interactuar con el espacio que rodea a

nuestros prototipos, digamos que son los sentidos de nuestros proyectos.

La detección del objeto se consigue midiendo el tiempo que tarda en

rebotar un haz de ultrasonidos sobre la superficie de un objeto.

GRÁFICO Nº 37

SENSOR ULTRASÓNICO HY-SFR05


El funcionamiento básico de los ultrasonidos como medidores de distancia

se muestra de una manera muy clara en el siguiente esquema, donde se

tiene un receptor que emite un pulso de ultrasonido que rebota sobre un

determinado objeto y la reflexión de ese pulso es detectada por un

receptor de ultrasonidos.

106

Este robot lo que hará principalmente es seguir a un objeto que se

encuentre en línea con él. Cuando el objeto avance el robot lo seguirá

avanzando también.

GRÁFICO Nº 38

FUNCIONAMIENTO SENSOR ULTRASÓNICO


Micro motor DC 150:1 HP

Estos motores reductores pequeños DC están diseñados para uso en 6V,

aunque en general, este tipo de motores pueden funcionar a tensiones

por encima y por debajo de este voltaje nominal, por lo que debe operar

cómodamente en la 3 a 9 gama V (rotación puede comenzar a tensiones

107

tan bajo como 0,5 V). Voltajes más bajos podría no ser práctico, y voltajes

más altos podría empezar afectar negativamente a la vida útil del motor.

Este actuador trabaja máximo a 9VCD con 7200 RPM que es usado para

controlar su dirección de giro

GRÁFICO Nº 39

MICRO MOTOR DC 150:1 HP


108

Soporte para PCB

Estos separadores hexagonales Macho/Hembra de aluminio mantienen

las partes separadas 13 mm y son perfectos para la construcción de un

chasis para un robot multinivel. Ambos extremos miden 3/16 “de ancho.

GRÁFICO Nº 40

SOPORTE PARA PCB


Batería GP Recargable 9V

Las pilas alcalinas y baterías alcalinas son un tipo de pilas eléctricas

desechables o no recargable que obtienen su energía de la reacción

química entre el zinc y el dióxido de manganeso (Zn/MnO2), empleando

hidróxido de potasio como electrolito.

109

En comparación con las pilas de zinc-carbono de Leclanché o con las de

cloruro de zinc, aunque todas producen aproximadamente 1,5 voltios por

celda o célula, las pilas alcalinas tienen una densidad de energía mayor y

una vida útil más larga.

GRÁFICO Nº 41

BATERÍA GP RECARGABLE 9V


Llantas Wheel

Estas llantas tienen un diámetro de 32 mm y pueden usarse

perfectamente con los micro motores con engrane de metal. Para este

proyecto es recomendable este tipo de ruedas, ya se si se aumenta el

tamaño significaría más carga para los motores y podría bajar el

rendimiento del robot.

110

GRÁFICO Nº 42

PAR LLANTAS WHEEL (32 X 7 MM)


Rueda loca

Bola loca metálica con un soporte de plástico para robótica. Es ideal para

este proyecto ya que permite que el robot tenga la posibilidad de girar

sobre sí mismo al utilizar dos motores, además que proporciona

estabilidad al conjunto. Incluye:

� 1 bola metálica de 1.3cm de diámetro

� 1 soporte para la bola en plástico ABS

� 2 tornillos de fijación

� 2 tuercas de fijación

111

GRÁFICO Nº 43

RUEDA LOCA D=2,54CM


Chasis

El chasis es la base donde se alojarán los motores DC, el puente H y el

módulo de entrenamiento. Esto permite que el motor en su rote sin

ninguna dificultad, con el puente H se controla la velocidad y dirección de

los motores.

El material utilizado para hacer la base del robot fue acrílico.

112

GRÁFICO Nº 44

CHASIS DEL ROBOT MÓVIL


Software

MikroBasic

La empresa mikroElectrónica distribuye una serie de compiladores para

micro controladores, entre los que se destacan el mikroC y mikroBasic. La

características más destacadas de estos compiladores, y en particular del

que nos ocupara en esta serie de artículos es la inclusión de un IDE

(entorno de desarrollo integrado o en inglés Integrated Development

Environment).

113

Pickit 2

Es una potente herramienta para la programación de micros controladores

PIC de MICROCHIP, el cual permite programar una gran gama de micro

controladores de las familias 10fx ,12fx, 16fx, 18fx, 24fx, dsp30fx y 33fx,

además soporta dispositivos vía ICSP que lo convierte en una

herramienta de gran utilidad a un bajo costo.

Ensamblaje del Robot Móvil

Paso 1: Cortar el acrílico según el diseño deseado para formar la base

sobre la cual estará el robot móvil, en la cual se realizó los aros

respectivos y se colocó las ruedas con los motores.

114

GRÁFICO Nº 45

CONSTRUCCIÓN: BASE DE ACRÍLICO



Paso 2: Integrar el Puente “H” en la base de acrílico.

GRÁFICO Nº 46 CONSTRUCCIÓN: PUENTE H


115

Paso 3: Colocar la tarjeta de control en la base de acrílico, teniendo en

cuenta dejar un espacio entre la base y la tarjeta de control para colocar

las baterías debajo de ésta.

GRÁFICO Nº 47

CONSTRUCCIÓN: TARJETA DE CONTROL

Elaborado : Karen Vélez Soledispa Fuente : Componentes del proyecto

Paso 4: Colocar los sensores, cabe indicar que del lado que se coloquen

los sensores son los que indicarán que ese es el frente del robot, hay que

tener la precaución de no colocar los sensores muy juntos para que

puedan captar la señal correctamente.

116

En el caso de los sensores utilizados para la función seguidor de líneas

no deben estar a una distancia mayor de 8mm de la superficie.

GRÁFICO Nº 48

CONSTRUCCIÓN: SENSORES

Elaborado : Karen Vélez Soledispa

Fuente : Componentes del Proyecto

Paso 5: Cableado, ubicar y ordenar correctamente los cables para que no

interrumpan con el funcionamiento del robot.

117

GRÁFICO Nº 49

CONSTRUCCIÓN: CABLEADO


Por último se muestra el robot completamente ensamblado listo para

grabar el código fuente y realizar las pruebas pertinentes del mismo

118

GRÁFICO Nº 50

ROBOT ENSAMBLADO


Pruebas y funcionamiento del robot seguidor de líne a

• Led 0 = Apagado

• Led 1= Encendido

119

CUADRO Nº 16

CONTROL DEL SENSOR QRD1114


El led emisor del sensor QRD1114 se alimenta a través de una

resistencia, cuando una superficie reflectante como el color blanco de la

superficie por donde se moverá el rastreador refleja la luz del led emisor,

el fototransistor contenido en el sensor QRD1114 baja su resistencia

interna entre Colector y Emisor con lo cual hace que el amplificador

operacional invierta la señal para que de este modo se desactive el motor

cuando ve blanco y se ponga en marcha cuando ve negro el sensor.

Los sensores van dispuestos mirando al suelo y a unos 2 o 3 mm de

separación desde el suelo a la superficie del sensor y la separación entre

ambos sensores será para que quede dentro de la línea negra de la

trayectoria.

Nº SENSOR 1 SENSOR 2 SENSOR 3 SENSOR 4 MOVIMIENTO

0 0 0 0 0 PARADO

1 0 1 1 0 IZQUIERDA

2 0 1 0 1 DELANTE

3 0 0 1 0 IZQUIERDA

4 1 0 0 0 DERECHA

5 1 1 0 0 DERECHA

6 1 1 1 1 PARADO

120

Se colocó el prototipo en la superficie de fondo blanca únicamente y se

alimentó con energía, como los sensores están activos y no ubican la

línea negra los motores permanecerán parados, ahora empujaremos el

prototipo hasta la línea de trayectoria negra, al entrar uno de los sensores

con la línea negra hizo que el motor empiece a funcionar con lo que el

prototipo entró por si solo en la trayectoria, cuando tenga los dos

sensores de medio viendo negro los 2 motores estarán en marcha con lo

que el prototipo avanzara en línea recta, ahora bien cuando llega a una

curva y supongamos que el sensor izquierdo sale de la línea negra

entonces provocara que el motor del lado contrario (motor derecho) se

desactiva con lo cual el prototipo girará a derecha entrando de este modo

en la línea negra otra vez, para el caso contrario pasa lo mismo pero con

el otro motor y sensor.

Las pruebas iniciales se alas realizó en una cartulina blanca y para trazar

las líneas se usó cinta aislante negra, hay que tener cuidado en no hacer

curvas demasiado cerradas ya que si el prototipo es muy veloz (ruedas

grandes) se saldrá de la trayectoria por inercia y al sacar los 2 sensores

de medio fuera de la línea no volverá a entrar ya que este sistema no es

micro-controlado por lo que se hizo algunas pruebas antes de trazar el

camino final.

121

Pruebas y funcionamiento del robot seguidor de luz

Para el caso del seguidor de luz no es necesario una pista trazada ya que

este sistema se encarga de verificar una fuente de luz, para este proyecto

se usó dos sensores de luz para posicionar entre derecha, adelante e

izquierda.

El 16F886 se encargara de analizar los niveles lógicos de cada etapa del

sensor para así procesar y enviar las ordenes a los motores y lograr lo

que se pretende, que es mover el carrito hacia la fuente de luz.

El siguiente cuadro muestra las órdenes de movimiento para cada

combinación lógica. Dónde:

• 0 = Led Apagado

• 1 = Led Encendido

122

CUADRO Nº 17

CONTROL DEL LDR

Nº LDR1 LDR2 MOVIMIENTO

0 0 0 PARADO

1 0 1 IZQUIERDA

2 1 0 DERECHA

3 1 1 ADELANTE


Después de que estas combinaciones sean analizadas en el PIC16F886,

se enviaran las órdenes a los motores. Para que el carrito logre hacer

cambio de giro y avanzar necesitaremos de anexar una etapa de potencia

y control de giro. En este caso se utilizó el Puente H que se alimenta de 9

voltios.

El puente H es un arreglo de transistores que permiten que los motores

DC conectados a sus salidas inviertan su giro dependiendo de los niveles

lógicos enviados por el PIC16F886.

123

Comportamiento del Robot Seguidor de Luz y Seguidor de Personas

1) Si se detectan la señal correspondiente en los dos sensores al mismo

tiempo avanza en línea recta.

2) Si no se señal entonces no se mueve.

3) Si se detecta la señal correspondiente únicamente en el diodo

receptor izquierdo entonces girar a la izquierda.

4) Si se detecta la señal correspondiente únicamente en el diodo receptor

derecho entonces girar a la derecha.

Movilidad de la estructura para el Seguidor de Luz y Seguidor de

Velocidad

La estructura que se eligió para el desarrollo de la construcción del robot

móvil permitió realizar movimientos hacia delante, hacia atrás, giro a la

derecha, giro a la izquierda.

124

GRÁFICO Nº 51

MOVILIDAD DE LA ESTRUCTURA


• Figura A : Movimiento hacia delante, se hacen girar los dos motores en

la misma dirección hacia adelante (sentido horario). Esto provoca un

Figura A

Figura B

Giro

a la

izqui

Figura C

Giro

a la

dere

125

movimiento rectilíneo suponiendo que los dos motores sean

exactamente iguales.

• Figura B: Movimiento de giro a la izquierda, se hace girar el motor

izquierdo en sentido anti horario (hacia atrás) y el motor de la derecha

en sentido horario (hacia delante). Esto provoca un movimiento de giro

a la izquierda de la estructura.

• Figura C: Movimiento de giro a la derecha, se hace girar el motor

izquierdo en sentido horario (hacia delante) y el motor de la derecha

en sentido anti horario (hacia atrás). Esto provoca un movimiento de

un giro a la derecha de la estructura.

Metodología del Robot Móvil

Metodología Adoptada:

En la metodología adoptada, se clasificó la construcción del robot en tres

niveles, cada uno de los cuales se diferencia un paso en el diseño y

construcción del micro robot. Estos niveles son:

• Nivel Físico:

Comprende la estructura física, las unidades motoras (Motor de corriente

continua de pequeña potencia). La estructura del robot móvil puede ser

126

elaborada de una lámina de acrílico, aluminio, madera o de plástico, que

se pueden conseguir fácilmente en el mercado. Esta proporciona apoyo

para los motores y el circuito impreso. En este caso se usó acrílico que al

final dio una apariencia similar al GRÁFICO 52

GRÁFICO Nº 52

APARIENCIA DEL ROBOT MÓVIL


Fuente : Componentes del Proyecto

Para impulsar el robot se utilizaron motores de corriente continua que

posean la característica de girar a igual velocidad

• Nivel Sensorial:

Está formado por el conjunto de sensores y de los sistemas básicos para

su manejo. La percepción de este robot es de tipo visual. Su captación

127

visual consiste en diferenciar entre dos colores, intensidad de luz y de

sonido.

GRÁFICO Nº 53

SENSORES DE LÍNEA, LUZ, SONIDO

Elaborado : Karen Vélez Soledispa Fuente : Componentes del proyecto

Para el sensor de líneas, se dispone de cuatro sensores QRD1114

ubicados a una distancia de 2mm sobre la superficie para que sea capaz

de detectar línea negra y el color blanco, dos sensores LDR en la parte

superior del robot y dos Sensor Ultrasónico HY-SFR05 en la parte media.

De esta forma los casos a tener en cuenta son: distancia entre el eje de

las llantas y los sensores, distancia entre los mismos sensores con

respecto al ancho de la línea negra y su alineación. En el caso del

seguidor de luz y el de sonido es muy diferente ya que ellos no van a

seguir un camino conocido, más bien según su programación el robot se

movilizará cuando encuentre un haz de luz o el “sonido” de una persona,

para las dos funciones hay que tomar en cuenta la distancia.

128

• Nivel de Control:

Incluyen los circuitos básicos que relacionan las salidas de los sensores

con las restantes unidades (en nuestro caso PIC16F886). En este nivel se

busca dotar al micro robot de la capacidad para procesar la información

obtenida por los sensores, así como actuar de una manera controlada

sobre las unidades motoras.

El circuito de control es el que proporciona las señales hacia los

actuadores dependiendo de las señales obtenidas en los sensores, las

cuales son evaluadas de acuerdo al programa grabado en el PIC y

codificado en Mikrobasic.

Codificación Del Robot Móvil

program robotmultifuncional

symbol dir1 = PORTA.2

symbol ndir1 = PORTA.4

symbol dir2 = PORTA.3

symbol ndir2 = PORTA.5

symbol ldr1 = PORTB.5

symbol ldr2 = PORTB.4

symbol linea0 = PORTC.5

129




symbol eco1 = PORTB.0

symbol disparo1 = PORTB.1

symbol eco2 = PORTB.2

symbol disparo2 = PORTB.3

dim temp_ldr1, adc_ldr1, temp_ldr2, adc_ldr2 as word

dim srf05_1, temp_srf05_1, srf05_2, temp_srf05_2 as word

dim banda, sensores as byte

dim velocidad as byte

dim i, modo, old_state as byte

sub procedure set_motor(dim motor1, motor2 as integer)

if motor1 < 0 then

motor1 = -motor1

dir1 = 0

ndir1 = 1

else

dir1 = 1

ndir1 = 0

end if

130

if motor2 < 0 then

motor2 = -motor2

dir2 = 0

ndir2 = 1

else

dir2 = 1

ndir2 = 0

end if

if motor1 > 0xFF then

motor1 = 0xFF

end if

if motor2 > 0xFF then

motor2 = 0xFF

end if

PWM1_Set_Duty(motor1)

PWM2_Set_Duty(motor2)

end sub

sub procedure seguidor_luz(dim speed as byte)

temp_ldr1 = Adc_Read(13) ' right

temp_ldr2 = Adc_Read(11) ' left

131

if (adc_ldr1 > temp_ldr1) and (adc_ldr2 > temp_ldr2) then

set_motor(speed, speed)

else

if adc_ldr1 > temp_ldr1 then

set_motor(speed div 2, speed)

else

if adc_ldr2 > temp_ldr2 then

set_motor(speed, speed div 2)

else

set_motor(0x00, 0x00)

end if

end if

end if

end sub

sub function ultrasonico1( ) as word

dim flanco as byte

dim distan, tiempo as word

distan = 0x0000

tiempo = 0x0000

flanco = 0x00

132

disparo1 = 1

Delay_us(50)

disparo1 = 0

do

if eco1 = 1 then

TMR0 = 0x00

flanco = 0xFF

end if

loop until( flanco = 0xFF )

do

if eco1 = 0 then

tiempo = TMR0

flanco = 0x00

end if

if TMR0 > 0xFE then

flanco = 0x00

end if

loop until( flanco = 0x00 )

distan = tiempo * 128

distan = distan / 58

Delay_ms(50)

133

result = distan

end sub

sub function ultrasonico2( ) as word ' left

dim flanco as byte

dim distan, tiempo as word

distan = 0x0000

tiempo = 0x0000

flanco = 0x00

disparo2 = 1

Delay_us(50)

disparo2 = 0

do

if eco2 = 1 then

TMR0 = 0x00

flanco = 0xFF

end if

loop until( flanco = 0xFF )

do

if eco2 = 0 then

134

tiempo = TMR0

flanco = 0x00

end if

if TMR0 > 0xFE then

flanco = 0x00

end if

loop until( flanco = 0x00 )

distan = tiempo * 128

distan = distan / 58

Delay_ms(50)

result = distan

end sub

sub procedure seguidor_ultrasonico(dim distance, speed as byte)

srf05_1 = distance

srf05_2 = distance

temp_srf05_1 = ultrasonico1()

temp_srf05_2 = ultrasonico2()

if (srf05_1 > temp_srf05_1) and (srf05_2 > temp_srf05_2) then


135

else

if srf05_1 > temp_srf05_1 then

set_motor(speed, speed div 2)

else

if srf05_2 > temp_srf05_2 then

set_motor(speed div 2, speed)

else

set_motor(0x00, 0x00)

end if

end if

end if

end sub

sub procedure seguidor_linea(dim speed as byte)

sensores = (linea3*8) + (linea2*4) + (linea1*2) + (linea0*1)

select case sensores

case 0' S4 S3 S2 S1 = 0 0 0 0

banda = banda + 1

if banda < 4 then


Delay_ms(100)

else

if (banda>4) and (banda<24) then

set_motor(-(speed div 2), (speed div 2))

136

Delay_ms(10)

else

set_motor((speed div 2), -(speed div 2))

Delay_ms(10)

Delay_ms(10)

end if

end if

case 1' S4 S3 S2 S1 = 0 0 0 1

set_motor( (speed div 2), -(speed div 2))

Delay_ms(10)

banda = 0

case 2' S4 S3 S2 S1 = 0 0 1 0

set_motor( (speed div 2), (speed div 2))

Delay_ms(10)

banda = 0

case 3' S4 S3 S2 S1 = 0 0 1 1 4

set_motor( (speed div 2), -(speed div 2) )

Delay_ms(10)

Delay_ms(10)

banda = 0

case 4' S4 S3 S2 S1 = 0 1 0 0

SET_MOTOR(-(speed div 2), (speed div 2))

Delay_ms(10)

banda = 0

137

case 5' S4 S3 S2 S1 = 0 1 0 1


Delay_ms(10)

banda = 0

case 6' S4 S3 S2 S1 = 0 1 1 0 4


Delay_ms(10)

banda = 0

case 7' S4 S3 S2 S1 = 0 1 1 1


Delay_ms(10)

banda = 0

case 8' S4 S3 S2 S1 = 1 0 0 0

set_motor( speed, speed)

Delay_ms(10)

Delay_ms(10)

banda = 0

case 9' S4 S3 S2 S1 = 1 0 0 1 x

set_motor( (speed div 2), -(speed div 2))

Delay_ms(10)

banda = 0

case 10'S4 S3 S2 S1 = 1 0 1 0 x

set_motor( speed , speed )

Delay_ms(10)

138

Delay_ms(10)

banda=0

case 11'S4 S3 S2 S1 = 1 0 1 1 x 4


Delay_ms(10)

banda=0

case 12'S4 S3 S2 S1 = 1 1 0 0 x


Delay_ms(10)

banda=0

case 13'S4 S3 S2 S1 = 1 1 0 1 x

set_motor((speed div 2), (speed div 2))

Delay_ms(10)

banda=0

case 14'S4 S3 S2 S1 = 1 1 1 0 x 2


Delay_ms(10)

banda=0

case 15'S4 S3 S2 S1 = 1 1 1 1 x


Delay_ms(10)

banda=0

end select

end sub

139

main:

OSCCON = 0x65

OPTION_REG = 0X86

TRISA = 0x01

PORTA = 0x00

TRISB = 0x35

PORTB = 0X00

TRISC = 0xF0

PORTC = 0X00

TRISE = 0x08

PORTE = 0x08

ANSEL = 0X01

ANSELH = 0X28

Delay_ms(250)

PWM1_Init(5000)

PWM1_Set_Duty(0x00)

PWM1_Start()

140

PWM2_Init(5000)

PWM2_Set_Duty(0x00)

PWM2_Start()

Delay_ms(250)

temp_ldr1 = 0

temp_ldr2 = 0

banda = 0

for i=0 to 63

temp_ldr1 = temp_ldr1 + Adc_Read(13)

Delay_ms(10)

temp_ldr2 = temp_ldr2 + Adc_Read(11)

Delay_ms(10)

next i

adc_ldr1 = temp_ldr1 div 64

adc_ldr2 = temp_ldr2 div 64

adc_ldr1 = adc_ldr1 + 0X0F

adc_ldr2 = adc_ldr2 + 0X0F

while 1

velocidad = Adc_Read(0)>>2

if button(PORTE, 3, 1, 1) then

old_state = 0xFF

141

end if

if button(PORTE, 3, 1, 0) and old_state then

old_state = 0x00

inc(modo)

end if

select case modo

case 1

PORTB.7 = 1

PORTB.6 = 0

seguidor_lu

z( velocidad )

Delay_ms(100)

case 2

PORTB.7 = 0

PORTB.6 = 1

seguidor_linea( velocidad )

Delay_ms(100)

case else

PORTB.7 = 1

PORTB.6 = 1

seguidor_ultrasonico( 30 , velocidad )

modo = 0

142

end select

wend

end.




COMPUTACIONALES

“ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS DE

DESTREZAS Y VELOCIDAD APLICADO A LA ROBÓTICA”

“MANUAL TÉCNICO Y DE USUARIOS DEL PROYECTO”

TESIS DE GRADO

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

AUTORA: KAREN PAOLA VÉLEZ SOLEDISPA


GUAYAQUIL – ECUADOR

2014

ÍNDICE

MANUAL TÉCNICO 3

Introducción 3

Objetivo del Manual 3

Acerca del Programa 3

Sensores y Actuadores 5

Sistema de Locomoción 6

Instalación: Introducción 6

Uso y Formas de Operación 7

Programación en Pickit 2 8

MANUAL DE USUARIO 10

Introducción 13

Objetivos 13

Dirigido A 13

Guía de Uso 14

Modo Seguidor de Personas 16

Modo Seguidor de Luz 18

Modo Seguidor de Líneas 19

Precauciones de uso 20

3

MANUAL TÉCNICO

Introducción

El presente documento se constituye en una herramienta de soporte y

ayuda para estudiantes y/o docentes en general que requieran saber de la

lógica con la cual fue programado y diseñado el robot, para que en un

futuro permita realizar cualquier cambio o avance en el mismo.

Objetivo del Manual

Brindar al lector una concepción técnica del programa que se desarrolló

para la implementación del robot móvil.

Acerca del Programa

Los programas utilizados para el desarrollo del proyecto fueron

MikroBasic y Pickit 2

MikroBasic PRO

Es un compilador BASIC con todas las características para micro

controladores PIC de Microchip. Está diseñado para desarrollar, construir

y depurar aplicaciones embebidas basadas en PIC.

Este entorno de desarrollo cuenta con una amplia variedad de

características tales como: una sintaxis BASIC fácil de aprender, IDE fácil

de usar, un código muy compacto y eficiente, muchos equipos y

4

bibliotecas de software, la documentación completa, el simulador de

software, un depurador de hardware, la generación de archivos COFF,

entre otras, además incluye muchos ejemplos prácticos que permiten un

rápido inicio en la programación de micro controladores PIC ®.

PicKit2

Este módulo es una herramienta de programación para desarrollo de bajo

costo. Es capaz de programar la mayoría de los micros controladores y

memorias seriales EEPROM de Microchip.

Requerimientos

El lenguaje de programación Basic no está estrechamente relacionado a

un tipo particular de ordenador, procesador o sistema operativo. Esto

puede ser un problema, ya que Basic varía ligeramente dependiendo de

su aplicación.

A continuación se describe el hardware y software utilizado para el

desarrollo del proyecto que permitió satisfactoriamente programar el micro

controlador.

Hardware

• Portátil compatible con x86

• Procesador Intel Core i5

• Ram 8GB

• HDD de 750 GB

5

Software

• S.O: Windows 8 de 64 bits

• MikroBasic PRO for PIC

• PICkitTM 2

Sensores y Actuadores

Un sensor es un elemento que permite al robot saber ciertas

características del entorno por el cual se desplaza. En otras palabras, los

sensores son los dispositivos que permiten a un robot percibir su entorno.

Un sensor es un transductor que convierte algún fenómeno físico en

señales eléctricas que el microprocesador del robot puede procesar. Los

hay de muy variadas clases y se usan de acuerdo a lo que se desee

realizar.

Los actuadores son los elementos que acciona el robot para reaccionar a

los estímulos de los sensores. Para los robots móviles los actuadores son

fundamentalmente el medio de locomoción que tenga.

6

Sistema de Locomoción

El sistema de locomoción (SL) es el responsable de la traslación del robot

en el campo.

El tipo de locomoción utilizada para el proyecto es el tipo triciclo

GRÁFICO 1

LOCOMOCIÓN TIPO TRICICLO


Instalación: Introducción

Instalar los programas MikroBasic y Pickit 2, en la computadora a utilizar.

El programa MikroBasic PRO para PIC se encuentra en la web original de

Microelektrónica (Creadores), donde se encuentra disponible la descarga

del aplicativo.

7

GRÁFICO N° 2

LOGO MIKROELECTRÓNOCA Y MIKROBASIC


PICkit 2 sirve para escribir programas en microprocesadores, se puede

descargar el instalador directamente desde la página de MICROCHIP.

GRÁFICO N° 3

LOGO DE MICROCHIP


Uso y Formas de Operación

Codificación en MikroBasic PRO para PIC

El código fuente del programa cuenta con comentarios suficientes para la

interpretación del mismo, con la finalidad de que en un futuro realizar una

8

mejora o aumentar código de programación no se vuelva una tarea difícil

y sea entendible para el programador.

Encabezado: Consta de la declaración e inicialización de cada una de las

variables utilizadas.

Cuerpo: Consta del código de las funciones y procedimientos necesarios

para el correcto funcionamiento del robot móvil, consta de tres funciones

para:

• Seguidor de líneas

• Seguidor de Luz

• Seguidor de personas con sensores ultrasónicos

Final: Consta de la función principal (Main) donde valida por medio del

botón reset en qué función se encuentra el robot y llama a la función

correspondiente para la aplicación del mismo.

Programación en Pickit 2

Sirve para escribir el programa en los micros controladores, para este

proyecto se usó el programador P.PIC I&T 04 que fue por medio del cual

se escribió el programa en el micro vía USB.

9

GRÁFICO N° 4

MÓDULO DEL PROGRAMADOR


Pasos para grabar el programa en el micro.

1) Abrir el programa en el computador

2) Conectar el programador al micro controlador

3) Buscar el dispositivo desde el programa, aparecerá una pantalla

similar a la siguiente:

10

GRÁFICO Nº 5

PROGRAMADOR


4) Buscar el archivo realizado en mikrobasic y dar clik en grabar

11

GRÁFICO Nº 6

RECONOCIEMTO DEL MICRO


5) Realizar las pruebas pertinentes para constatar que se grabó

correctamente el programa en el micro.

El Robot Móvil funciona con dos baterías de 9V, una alimenta el módulo

de entrenamiento donde se encuentra el micro controlador y la otra

alimenta a los micros motores para su correcto desplazamiento.

12

Baterías

Una batería es un recipiente de químicos que transmite electrones. Es

una maquina electro-química, o sea, una máquina que crea electricidad a

través de reacciones químicas.

Las baterías tienen dos polos, uno positivo (+) y otro negativo (-). Los

electrones (de carga negativa) corren del polo negativo hacia el polo

positivo, o sea, son recogidos por el polo positivo.

La unidad básica de este sistema son dos baterías de 9V, para conseguir

la capacidad y tensión deseadas.

13

MANUAL DE USUARIO

Introducción

En este documento se describe los objetivos e información clara y concisa

de cómo utilizar el Robot Móvil.

El Robot Móvil está basado en funciones, fue creado con el objetivo de

desplazarse sobre un fondo blanco con líneas negras, seguir un haz de

luz y seguir personas.

Es recomendable revisar este manual antes de comenzar a utilizar el

robot, ya que muestra paso a paso en el manejo de las funciones. Con el

fin de facilitar la comprensión se incluyen gráficos explicativos.

Objetivos

• Ayudar al usuario final a utilizar correctamente el Robot Móvil.

• Entender las funcionalidades del robot.

Dirigido A

El manual está dirigido a docentes y estudiantes que manipularán el

Robot Móvil, ya sea en competencias, estudios, conocimiento general o

para un posterior avance del mismo.

14

Guía de Uso

El Robot Móvil fue diseñado y programado para que se mueva al captar

con los sensores una línea negra, un haz de luz y personas.

GRÁFICO Nº 7

SENSORES DEL ROBOT MÓVIL


Paso 1 : Conectar la fuente de energía del robot, en este caso es

necesario 2 baterías de 9V. Tomar en cuenta una va conectada a los

motores y otra al módulo de entrenamiento respectivamente, con esto se

alimenta de energía todo el circuito.

Paso 2 : Prender el robot móvil con el botón de encendido, este se

encuentra en la parte superior del robot ubicado en el módulo de

entrenamiento y en el puente H.

15

GRÁFICO Nº 8

BOTÓN DE ENCENDIDO DEL ROBOT MÓVIL


Una vez encendido el Robot Móvil la función en la que se encuentra por

default es el de seguir personas.

Paso 3: Realizar el cambio de una funcionalidad a otra se lo realiza

presionando el botón reset que está ubicado en el módulo de

entrenamiento a lado del botón de encendido.

16

GRÁFICO Nº 9

BOTÓN DE ENCENDIDO DEL ROBOT MÓVIL


Es importante señalar que el Robot Móvil detecta las señales una a la

vez, es por eso que fue programado en forma de funciones, que para un

mejor entendimiento se explican a continuación cada uno de ellos.

Función Seguidor de Personas

Es la función que se encuentra por default al momento de encender el

Robot Móvil, su funcionamiento se basa en captar a una persona por

medio de sensores ultrasónicos, es decir por medio del sonido y seguirla.

17

GRÁFICO Nº 10

SENSOR ULTRASÓNICO


Para esta función se usaron dos sensores ultrasónicos que permiten el

desplazamiento del robot por medio de las señales que envían estos a los

motores, su forma de desplazarse es el siguiente:

� Si capta la señal de una persona solo en el sensor izquierdo gira a la

izquierda

� Si capta la señal de una persona solo en el sensor derecho gira a la

derecha

� Si capta la señal los dos sensores a la misma intensidad ira para

delante

18

� Si no capta ni una señal el Robot estará parado.

Función Seguidor de Luz

Es la segunda función que se encuentra en el Robot Móvil, su

funcionamiento se basa en captar por medio de sensores de luz una

mayor intensidad de iluminación que diferente la luz del día.

GRÁFICO Nº 11

SENSOR DE LUZ


Fuente : Datos de la Investigación

Se usó usaron cuatros sensores de luz que permite al robot desplazarse

por medio de las señales que envían estos a los motores, su forma de

desplazarse es el siguiente:

19

� Si capta una mayor intensidad de luz solo en el sensor izquierdo gira a

la izquierda

� Si capta una mayor intensidad de luz solo en el sensor derecho gira a

la derecha

� Si capta la misma intensidad de luz los dos sensores irá para delante.

� Si no capta ni una señal el Robot estará parado.

Función Seguidor de Líneas

Tercer y última función que se encuentra programado en el Robot Móvil,

su funcionamiento se basa en seguir una línea negra sobre un fondo

blanco.

GRÁFICO Nº 12

SENSOR DE LÍNEA


20

� Si el sensor que se encuentra a la izquierda y el sensor del medio

captan una línea, el robot girará en ese sentido

� Si el sensor que se encuentra a la derecha y el sensor del medio

captan una línea, el robot girará en ese sentido

� Si capta el sensor de medio y el sensor guía captan la línea negra

seguirá derecho

Precauciones de uso

• No mojar las partes del robot porque podría causar cortocircuito

dañando el correcto funcionamiento del robot.

• Mantener las partes del robot limpias, alejado de la humedad y el

polvo que podría provocar daños, y bajar el rendimiento del robot

móvil.

• Verificar que en la pista no exista ningún tipo de obstáculos ya que el

robot no los detecta.

• Revisar si las baterías están cargadas antes de utilizar el robot.

21

• Procurar envolverla en cinta aislante negra las baterías cuando estas

necesiten ser reemplazadas para evitar que exista cortocircuito con el

módulo de entrenamiento y queme.

• Desconectar las baterías cuando se deje de usar el robot, ya que el

calor podría derretir las baterías y ese líquido dañar las partes.

Documents

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