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Robótica
M.C. Juan Carlos Olivares Rojas
Agenda
Introducción a la Robótica
Descripción del Robot Lego Mindstorms NXT
Programación del Robot Lego Mindstorms NXT
Otras aplicaciones de la robótica2
¿Qué es la Robótica?• Es el área de la Inteligencia Artificial (IA) que se
encarga de los estudios de los robots.
• La robótica no sólo incluye elementos de IA sino también de mecatrónica, computación y otras áreas de la Ingeniería.
3
¿Qué es un Robot?• Deriva de la palabra checa “robota”.
• Literalmente significa “esclavitud”, “servidumbre forzada”
• Máquina mecánica o autómata capaz de interactuar con el entorno y tomar decisiones propias 4
Características de un Robot• Diseñados para sustituir al humano en algunas
tareas.
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Características de un Robot• Capaces de actuar en función de la información
recibida del mundo real.
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Características de un Robot• Los robots se clasifican según su forma en:
• Androides: Imitan la forma humana
• Móviles: Se desplazan mediante ruedas
• Zoomórficos: Con forma de animales
• Poliarticulados: Con partes móviles y poco grado de libertad.
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Características de un robot• Un robot se debe componer de:
• Mecanismo para desplazarse
• Mecanismo para percibir el mundo exterior
• Mecanismo para interactuar con el entorno8
Funcionamiento de un Robot• Mecanismo habitual de 3 ruedas:
• 2 ruedas motorizadas, con motores independientes.
• 1 rueda “muerta” para soportar el equilibrio.
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Funcionamiento de un Robot
• Para hacer girar el robot, se modificará la velocidad y el sentido del giro de cada uno de los motores por separado.
• Se puede captar el entorno a través de los sensores del robot:
• Choque: Detecta colisiones físicas del robot.10
Funcionamiento de un robot• Sonar: Calcula la distancia del robot a otros
objetos del entorno.
• Infrarrojos: Detección de colores, etc.
• Cámaras: Obtiene los datos mediante visión.
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Funcionamiento de un Robot
1. Inicializar el robot: Situarlo en el mundo.
2. Recibir información por los sensores.
3. Procesar la información recibida.
4. Desplazar/Activar partes del robot.12
Problemas Principales de un Robot• Localización ¿Dónde estoy?
• Respuesta de los sensores: ¿Hay cuchara?
• Respuesta del sistema: ¿Todo ok?
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Ejemplos de Robots
Robot Lego RCX
Ejemplos de Robots
Sony AIBO
Robot Lego Mindstorms NXT
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• Es un Robot construido por la marca de juegos Lego.
• Se caracteriza por que este robot se puede armar en diversos modelos, además de que es económico ($250 USD), potente y muy versátil. No es un simple juguete.
Robot Lego Mindstorms NXY
Ejemplos de Robots
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NXT • La unidad central de proceso contiene:
• 4 entradas (digital y analógica)
• 3 salidas (soporte para los motores)
• Pantalla LCD Monocromática de 100x64 píxeles
NXT• 4 Botones de control
• Sonido
• Interfaces USB y Bluetooth
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Sensores
Luz
Sonido
Tacto
Ultrasónico
Servomotor
Procesador• Atmel 32-bit ARM, AT91SAM7S256
• 256 KB FLASH
• 64 KB RAM
• 48 MHz21
Coprocesador• Atmel 8-bit AVR processor, ATmega48
• 4 KB FLASH
• 512 Byte RAM
• 8 MHz22
Comunicación Bluetooth y USB• BlueCoreTM 4 v2.0 +EDR System
• Soporta el Serial Port Profile (SPP) para emulación de puertos de comunicación.
• USB 2.0 Full speed com port (12 Mbit/s).
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Motores• Contador de rotaciones.
• Rotación de 360 grados.
• Las posiciones son relativas.
• La velocidad máxima es de 200 RPM.24
Otras características• Utiliza 6 pilas AA.
• Utiliza cables RJ-12 parecidos a los telefónicos (aplanados).
• Algunos fabricantes realizan otros tipos de piezas y sensores.
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Herramientas de Programación• LabVIEW NEXT-G
• Microsoft Robotics Studio
• Otras:– NXC (and NBC)– Robot C– pbLua– Java
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Programación• Basado en un ambiente gráfico de desarrollado
(programación en bloques) desarrollado por National Instruments’ los desarrolladores de LabView.
• Permite el desarrollo rápido de aplicaciones. Útil para niños.
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Programación• Está muy limitado para realizar programas más
complejos, por lo que se utilizan otros entornos.
• A continuación se listan los pasos para programar una aplicación en este Robot:
Programación• Se arma el modelo de robot (se pueden seguir los
pasos indicados en la guía o se desarrolla por cuenta propia).
• Se realiza la programación en bloques.
• Se baja el programa al Robot29
Programación• Se corre el programa en el Robot y se ven los
resultados obtenidos.
• No se cuenta con un emulador para probar los desarrollos lo que dificulta un poco el proceso de desarrollo.
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Entorno de Desarrollo
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Construcción
Programación
Ejecución
Entorno de Desarrollo32
Propiedades
Zona de Programación
Bloques
Guía
Otros entornos• NXC (Not eXactly C) es un lenguaje similar NQC,
el cual es la forma más popular de programar el RCX. Está basado en el “ensamblador” NBC (Next Byte Code).
• RobotC es un entorno no gratuito desarrollado por CMU.
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Programación con NXC• Se tienen algunas limitaciones como:
• No existe pila
• Memoria Limitada
• Limitado a 256 procesos (task)34
Programación con NXC#include "NXCDefs.h“
task main() { SetSensor( IN_1, SENSOR_TOUCH ); while( true ) { if( Sensor( IN_1 ) ) { PlayToneEx(440, 100, 3, false); TextOut( 0, LCD_LINE1, "TOUCHING!"); while( Sensor( IN_1 ) ); }
35
Programación con NXC TextOut( 0, LCD_LINE1, "---------"); while( !Sensor( IN_1 ) ); }}
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Construcción de Pistas de Robots
Detalles de la Pista
Competencia de autos
Evaluación de Obstáculos
¿Preguntas, dudas y comentarios?