1 introducción a la robótica m.c. juan carlos olivares rojas
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Introducción a la Introducción a la RobóticaRobótica
M.C. Juan Carlos Olivares Rojas
AgendaAgenda
Introducción a la Robótica
Descripción del Robot Lego Mindstorms NXT
Programación del Robot Lego Mindstorms NXT
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¿Qué es la Robótica?¿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.
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¿Qué es la IA?¿Qué es la IA?
“El estudio de cómo lograr que la computadoras realicen las tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor.” Rich, Knight, 1991
La rama de la ciencia de la computación que se ocupa de la automatización de la conducta inteligente.” Luger y Sutublfiel, 1993.
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¿Qué es un Robot?¿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 55
Características de un RobotCaracterísticas de un Robot
• Diseñados para sustituir al humano en algunas tareas.
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Características de un RobotCaracterísticas de un Robot
• Capaces de actuar en función de la información recibida del mundo real.
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Características de un RobotCaracterísticas 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 robotCaracterísticas de un robot
• Un robot se debe componer de:
• Mecanismo para desplazarse
• Mecanismo para percibir el mundo exterior
• Mecanismo para interactuar con el entorno
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Funcionamiento de un RobotFuncionamiento 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 RobotFuncionamiento 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.
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Funcionamiento de un robotFuncionamiento 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 RobotFuncionamiento 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. 1313
Problemas Principales de un Problemas Principales de un RobotRobot
• Localización ¿Dónde estoy?
• Respuesta de los sensores: ¿Hay cuchara?
• Respuesta del sistema: ¿Todo ok?
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Ejemplos de RobotsEjemplos de Robots
Robot Lego RCX
Ejemplos de RobotsEjemplos de Robots
Sony AIBO
Robot Lego Mindstorms NXTRobot 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 NXYRobot Lego Mindstorms NXY
Ejemplos de Robots
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NXT NXT
• La unidad central de proceso contiene:
• 4 entradas (digital y analógica)
• 3 salidas (soporte para los motores)
• Pantalla LCD Monocromática de 100x64 píxeles
NXTNXT
• 4 Botones de control
• Sonido
• Interfaces USB y Bluetooth
2020
SensoresSensores
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Luz
Sonido
Tacto
Ultrasónico
Servomotor
ProcesadorProcesador
• Atmel 32-bit ARM, AT91SAM7S256
• 256 KB FLASH
• 64 KB RAM
• 48 MHz2222
CoprocesadorCoprocesador
• Atmel 8-bit AVR processor, ATmega48
• 4 KB FLASH
• 512 Byte RAM
• 8 MHz2323
Comunicación Bluetooth y USBComunicación 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). 2424
MotoresMotores
• Contador de rotaciones.
• Rotación de 360 grados.
• Las posiciones son relativas.
• La velocidad máxima es de 200 RPM.2525
Otras característicasOtras 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 ProgramaciónHerramientas de Programación• LabVIEW NEXT-G
• Microsoft Robotics Studio
• Otras:– NXC (and NBC)– Robot C– pbLua– Java
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ProgramaciónProgramación
• 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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ProgramaciónProgramación
• 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:
ProgramaciónProgramación
• 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 Robot 3030
ProgramaciónProgramación
• 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 DesarrolloEntorno de Desarrollo
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Construcción
Programación
Ejecución
Entorno de DesarrolloEntorno de Desarrollo
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Propiedades
Zona de Programación
Bloques
Guía
Otros entornosOtros 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 NXCProgramación con NXC
• Se tienen algunas limitaciones como:
• No existe pila
• Memoria Limitada
• Limitado a 256 procesos (task)3535
Programación con NXCProgramación 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 ) ); } 3636
Programación con NXCProgramación con NXC
TextOut( 0, LCD_LINE1, "---------"); while( !Sensor( IN_1 ) ); }}
3737
3838
¿Preguntas, dudas y ¿Preguntas, dudas y comentarios?comentarios?