curso básico de introducción

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Todo robot tiene un propósito: Keepon es un pequeño robot amarillo diseñado para interactuar emociones y atención con humanos (especialmente con niños) de una forma simple y comprensiva. ASIMO (acrónimo de "Advanced Step in Innovative Mobility"- paso avanzado en movilidad innovadora), es un robot humanoide creado en el año 2000 por la empresa Honda y uno de los símbolos de la apuesta de la compañía por la investigación y el desarrollo en diferentes ámbitos, como el de los motores menos contaminantes, los sistemas de propulsión alternativa, la seguridad en la carretera, la movilidad personal, la aviación o la inteligencia artificial. Existen Robots para la ejecución de procesos industriales. Robots insectos que imitan su comportamiento. Robots exploradores.

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Todo robot tiene un propósito: Keepon es un pequeño robot amarillo diseñado para interactuar emociones y atención con humanos (especialmente con niños) de una forma simple y comprensiva. ASIMO (acrónimo de "Advanced Step in Innovative Mobility"- paso avanzado en movilidad innovadora), es un robot humanoide creado en el año 2000 por la empresa Honda y uno de los símbolos de la apuesta de la compañía por la investigación y el desarrollo en diferentes ámbitos, como el de los motores menos contaminantes, los sistemas de propulsión alternativa, la seguridad en la carretera, la movilidad personal, la aviación o la inteligencia artificial. Existen Robots para la ejecución de procesos industriales. Robots insectos que imitan su comportamiento. Robots exploradores.

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La palabra robot, se dio a conocer mundialmente por la obra teatral de ciencia ficción del Karel Capek, R. U. R. (Robots Universales Rossum) estrenada en 1921. “Puede que no sea capaz de definirlo, pero se cuando veo uno” Joseph Engelberg padre de la Robótica Industrial

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Existen muchas clasificaciones o tipos de Robots esta lamina es una de ellas… Por su arquitectura se dividen en Androides, Móviles, Zoomórficos y Poli articulados.

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La percepción del entorno se obtiene a través de los sensores o unidades de entrada (INPUT). El sistema de control o unidad de procesamiento se encarga de transformar los datos de entrada para obtener las salidas (OUTPUT). Los datos de salida (OUTPUT), son enviados a los actuadores, dispositivos cuya función es proporcionar fuerza para “mover” o “actuar” otro dispositivo, generalmente mecánico.

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Dentro de un Robot existen sensores externos e internos, estos últimos proporcionan información del estado del propio robot.

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Los actuadores mas utilizados en Robótica son los motores eléctricos de corriente continua.

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El celular Motorola Droid ayuda a resolver el cubo de Rubiks en 25 segundos. Robosapien modificado y controlado por una Pocket Toshiba. Existen un Robot cuya unidad de procesamiento de información es una cucaracha???? Recuerdan a Ripley peleando con Alien en la segunda película…. Usa un ExoSkeleton… ¿Podría considerarse un robot con una unidad de control humana?

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Muchos aparatos electrodomésticos incluyen microcontroladores. Los autos, los reproductores de música, los teléfonos, los juguetes cuentan con uno o varios microcontroladores. Pueden encontrarse en cualquier dispositivo electrónico. Un microcontrolador no requiere de muchos chips o circuitos externos para procesar información a diferencia del microprocesador de una computadora.

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La estructura soporta todos los dispositivos de un robot. Debe buscarse un equilibrio entre el peso, la funcionalidad, la estabilidad, el tamaño y el costo. Además debemos elegir o diseñar una estructura que permita acceder con facilidad a los sensores, unidad de control y sistema de energía. Imagen del MicroRover Sojourner que exploro Marte en 1997 http://www.upv.es/satelite/trabajos/pracGrupo15/Marte/PF/microro.html

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Las baterías de Níquel se pueden cargar hasta en 30 minutos, con cargas rápidas, pero disminuye su vida, y se calientan en exceso, siendo las únicas que admiten este tipo de cargas.

Las pilas clásicas son de Carbón-Zinc y alcalinas, estas ultimas con un poco de mayor duración. Ambas no son recargables, su voltaje es de 1.5 V y son altamente contaminantes. Ni-Cd Níquel Cadmio Ni-Mh Níquel-hidruro metálico Li-ion Iones de litio Li-Po Polímero de litio

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Micro porque son pequeños, controladores porque controlan maquinas u otros controladores. Los microcontroladores se crearon precisamente para aquellas aplicaciones donde una PC no puede utilizarse; ya sea porque el resultado sería un sistema muy costoso, o grande y pesado, o inadecuado, o por cualquier otra razón lógica. Los microcontroladores son computadoras completas y optimizadas, que se utilizan en aquellos sistemas donde otro tipo de computadoras no son adecuadas.

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Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, circuito de completamiento del oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar. La CPU se divide en 2 partes; la unidad de control que ejecuta las instrucciones y la unidad aritmética y lógica que se encarga de las operaciones lógicas y matemáticas. Los Buses son el medio de comunicación de los distintos componentes del microcontrolador. La memoria de programas almacena las instrucciones que ejecuta el microcontrolador. Todo microcontrolador posee un conjunto de instrucciones básicas almacenadas en una memoria de solo lectura. Otra parte de la memoria del microcontrolador es de lectura y escritura (programable). Los periféricos en un microcontrolador son entradas y salidas de propósito general. Puertos de E/S, todo microcontrolador tiene un puerto serie para comunicarse con otro microcontrolador o con una PC. Un microcontrolador esta compuesto entonces por hardware y Software.

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Existe una gran variedad de posibilidades dentro del mercado de la robótica para el procesamiento…. Familias de microcontroladores… Adicionalmente, los kits para la construcción de robots son estupendos porque permiten construir uno en cuestión de horas…. Sin embargo, su costo es elevado… Hay que tomar en consideración que existen opciones más económicas… con mayor versatilidad… Pero requieren mayor conocimiento y trabajo. Arduino es una buena opción que se basa en microcontroladores ATMEL Arduino al ser open-hardware, tanto su diseño como su distribución es libre. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia…. Incluidos los proyectos de robótica…

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•Micro controlador ATMEGA328 •14 Pins de entrada/salida digitales (6 del tipo PWM~) •6 Pins para entradas analógicas •32 kB de memoria

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Señal digital: 1) Nivel bajo, 2) Nivel alto, 3) Flanco de subida y 4) Flanco de bajada. Sus parámetros son:

•Altura de pulso (nivel eléctrico) •Duración (ancho de pulso) •Frecuencia de repetición (velocidad pulsos por segundo)

En programación un valor alto se representa con HIGH y un valor bajo con LOW

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Su propósito es controlar la cantidad de energía que se envía a una carga (dispositivo ), por ejemplo un motor eléctrico.

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Arduino trabaja con valores entre 0 y 255 en sus puertos digitales PWM, 0 equivale a 0 Volts y 255 equivale a 5 Volts. Loa valores para sus puertos analógicos varia entre 0 y 1023.

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La gran desventaja respecto a las señales digitales es el ruido en las señales analógicas: cualquier variación en la información es de difícil recuperación, y esta pérdida afecta en gran medida al correcto funcionamiento y rendimiento del dispositivo analógico.

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El funcionamiento se basa en la atracción o repulsión entre el campo magnético de los imanes y el campo magnético generado por la armadura (bobinas) al paso de la corriente eléctrica. Dependiendo de la construcción del motor –numero de vueltas de las bobinas y grosor del alambre- y de la cantidad de electricidad que pase por el, dependerá la fuerza (torque) del motor y su velocidad (revoluciones por minuto rpm)….. Si no puedo cambiar las características físicas de un motor eléctrico -numero de vueltas del bobinado y el grosor del alambre- ¿Cómo puedo controlar su velocidad? Según como lo conectemos, el motor girara en un sentido u otro. ¿Es posible cambiar el giro de un motor conservando el cableado?.....¡Claro! con electrónica….Un circuito controlador electronico…

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No olvidar que todo Robot tiene un propósito y debemos elegir sus componentes de acuerdo a dicho propósito. Un brazo robótico requiere de gran capacidad de carga (torque) y mayor control de la velocidad para que tenga mayor exactitud. Por otra parte, para dar movimiento a un robot no se requiere de un gran control de velocidad y la fuerza dependerá de su peso y el terreno donde deberá moverse.

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La magia de el movimiento de los robot esta en los tipos de motores que utilizan. Numero de cables: 2 para un motorreductor solo bornes para alimentación. 5 a 6 cables para motores paso a paso, 2 para alimentación y el resto para controlar su rotación. 3 cables para un servo, 2 para alimentación y uno para controlar su rotación.

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Básicamente se construyen con circuitos integrados como el L293D o el ULN2003

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Circuito controlador para 2 motores. Es importante saber que la ranura en la parte superior del circuito integrado indica la numeración de los pines o patas, a su izquierda siempre estará el pin 1. La fuente de alimentación del motor es independiente y puede recibir mayor energía eléctrica, según el motor que se use. A, B, C y D son las entradas para controlar ambos motores y solo soportan 2 valores HIGH y LOW. Luego entonces tenemos 4 posibles estados por cada motor input 1 o pin 2 HIGH, input 2 o pin 7 LOW, provoca que el motor gire en un sentido input 1 o pin 2 LOW, input 2 o pin 7 HIGH, provoca que el motor gire en sentido inverso al anterior input 1 o pin 2 LOW, input 2 o pin 7 LOW, provoca que el motor pare input 1 o pin 2 HIGH, input 2 o pin 7 HIGH, provoca que el motor pare súbitamente

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En este caso se emplea el integrado ULN2003. Las entradas son A,B,C,D y proporcionan 3 distintas opciones de control, la mas simple es: IN1 HIGH, IN2 LOW, IN3 LOW, IN4 LOW IN1 LOW, IN2 HIGH, IN3 LOW, IN4 LOW IN1 LOW, IN2 LOW, IN3 HIGH, IN4 LOW IN1 LOW, IN2 LOW, IN3 LOW, IN4 HIGH que encienden las bobinas de una en una.

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También pueden usarse bandas metálicas que rodean al robot, o su frente y/o parte trasera, como paragolpes de autos. ¿Qué son las resistencias de Pull-Up o Pull-Down? En nuestro Arduino, las entradas digitales se interpretan de la siguiente manera: 1 (lógico) = HIGH = +5v 0 (lógico) = LOW = 0v ¿Esto quiere decir? Que si tenemos una tensión de +5v aplicada a una entrada, se interpreta como un 1 (HIGH), pero no es así, si dejamos de aplicar esa tensión a la entrada digital, es posible que recibamos algo de ruido del circuito y que Arduino no lo interprete como un 0 (LOW) por lo que colocamos una resistencia entre la entrada y tierra (GND) que derive estos ruidos asegurándonos una señal limpia y sin posibles errores, a la resistencia que se conecta a tierra se le llama PULL-DOWN. De igual manera, si tuviéramos la necesidad de mantener un 1 lógico en una entrada mientras el circuito está en reposo, se le puede aplicar una resistencia entre la entrada y +5v para asegurarnos que le llega suficiente tensión como para que sea interpretada correctamente por Arduino, a esta última se le denomina PULL-UP.

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Se utiliza en la fabricación de robots seguidor de línea. Puede ser conectado a entradas analógicas o digitales.

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Podemos construir un robot que sea capaz de detectar objetos luminosos y seguirlos. Observe que esta conectado a una entrada analógica.

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Los sensores de efecto Hall tienen múltiples aplicaciones, entre las más usuales podemos enumerar:

•Sensor corriente eléctrica. •Llaves digitales sin contacto mecánico. •Generación de pulsos para conteo de eventos. •Medición de ángulo, proximidad y movimiento.

Cada dispositivo electrónico cuenta con una hoja de datos “datasheet”, que muestra sus características físicas, mecánicas y eléctricas

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El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC. Puede medir temperaturas en el rango que abarca desde -55º a + 150ºC. La salida es muy lineal y cada grado centígrado equivale a 10 mV en la salida.

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El uso de un potenciómetro y uno de los pines de entrada analógica-digital de Arduino, permite leer valores analógicos que se convertirán en valores dentro del rango de 0-1023

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