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ITESMRobótica Inteligente Dr. Enrique Sucar

Índice

Reglamento de discontinuidades y bifurcaciones............................................................. 1Arquitectura física del robot ............................................................................................ 1Arquitectura jerárquica ................................................................................................... 3Capa de habilidades ......................................................................................................... 3Configuraciones de Manejo de Triciclo .......................................................................... 4Plataforma ........................................................................................................................ 5Servo motores .................................................................................................................. 6Sensores ........................................................................................................................... 7Conclusiones .................................................................................................................. 11

Discontinuidad y Bifurcaciones 1


Reglamento Discontinuidades / Bifurcaciones

- Encontrar contingencias sin que afecte su recorrido.- Mantener dirección a pesar de la discontinuidad.- Seleccionar el camino cuando haya bifurcaciones.- Evitar soluciones no convencionales o comerciales.

Inicio - Será la salida en la pista en una recta de al menos 10.0 cm.

Fin- Se debe de detener cuando la pista presente una discontinuidad de 20.0 cm.- Tiempo máximo para regresar a trayectoria si pierde camino 5 minutos, pasando

este tiempo se termina la oportunidad.- Debe seguir trayectoria tipo autómata y después de haberla cumplido frenar. - Las dimensiones máximas del robot serán de 250 mm. De largo, por 200 mm.

De ancho, sin haber restricciones en cuanto altura. Los diseños que no cumplan con estas especificaciones serán por sorteo.

Se tiene tres oportunidades no consecutivas para realizar el recorrido. Dado tres Bifurcaciones:

1. Ir a la derecha en la primera y segunda.2. Ir a la izquierda en la tercera.3. Frenar después de trayectoria cumplida.4. Leer línea blanca de 1.5 cm de ancho excepto en las bifurcaciones.

Calificación- Paper en word describiendo el proyecto. 20%- Diseño y originalidad. 20%- Tiempo de recorrido. 30%- Fidelidad del recorrido en su trayectoria. 30%

Arquitectura Física del Robot

Ocuparemos una arquitectura híbrida jerárquica, consideramos en desarrollarla porque es la más completa y puede realizar diferentes funciones aprovechando las ventajas de las arquitecturas que los integran.

Tendremos como en ella se muestra diferentes capas:

Capa de habilidades: Mecanismo de control reactivo (controlador).Capa de secuenciación: Mecanismo de ejecución de plan (secuenciador).Capa de planeación: Mecanismo deliberativo (deliberador).

Arquitectura Jerárquica



Capa de Habilidades

Esta es la capa que actúa con el medio físico, lo que es censar y desplazarse.

Tarjeta controladora de servomotores PONTECH SV203Servos Sensores Infrarojos (GP2D12)

Configuraciones del Manejo de Triciclo

Se emplea una rueda de manejo en la parte trasera y dos ruedas pasivas en la parte delantera, son bastante comunes en aplicaciones AGV (automated guided vehicle) que hacen su simplicidad inherente. Para la instrumentación de odometría en la forma de direccionar un ángulo encodificador, la solución del dead-reckoning es equivalente al de un vehículo Ackerman-steered, donde las ruedas de manejo reemplazan el centro


Planeador

Secuenciador

sensores InicioAvanzar

sin Chocar

CondicionesCumplidas Detener

actuadores


imaginario, este diseño permite asegurar que las ruedas de roten en un ángulo finamente puntiagudo eliminando los derrapes que una curva pueda ocasionar.

Los ejes extendidos para las dos ruedas frontales se intersectan en un punto común que se recuesta en el eje extendido del eje trasero. El punto local trazado sobre a lo largo del terreno por el centro de cada uno que así descanse es un grupo de arcos concéntricos a cerca de este punto centrado de rotación P1 y todos los vectores instantáneos de velocidad serán subsecuentemente tangenciales a estos arcos. La

formula que se empleará es donde:

- = ángulo relativo de conducción de la rueda interna.- = ángulo relativo de conducción de la rueda externa.

- l = longitud de la rueda de separación.- d = separación de rueda lateral.

Figura 1. Interpretación de Ackerman-steered

Un problema asociado con la configuración de manejo del triciclo es que el centro de gravedad del vehículo tiende a moverse desde las ruedas de manejo cuando atraviesa sobre una inclinación, causando perdida de tracción. Algunas veces la superficie causa daños e induce a un error de la parte delantera.

Capa Secuenciación y Planeación

Se programará todo en una Palm IIIc.

Este decidirá que hacer en base a lo que están sensando los sensores infrarrojos, y generara una secuencia a ejecutarse por los servomotores.



PlataformaNuestro primer problema se presento al tratar de crear una base rígida que

primero no rebasara las dimensiones establecidas de acuerdo a las reglas del concurso, dicha base requería de sostener y mantener unidos digamos a una distancia relativa a la base a los servo motores que tendrán la función de mover al robot, posteriormente probar que la tarjeta controladora de estos tuviera un espacio adecuado y por supuesto que respondiera a las ordenes que en futuro no muy lejano deberá desempeñar. Por último es necesario que se cree una barrera como tipo tumba burros en las camionetas que sostendrá a los sensores o nuestro único modo de comenzar a hacer que obedezca nuestro robot y responda a las señales mismas obedeciendo las instrucciones o reglas de juego del concurso.

MotoresPara la selección de los motores considero que esta fue la primera tarea para

poder proseguir con los servo motores, entonces para la elección de los motores creo que se tomó en cuenta que pudieran soportar un peso de 650 g. Suponiendo que además se desee que el robot tenga una inclinación de 30º lo cual podrá recorrer una distancia aproximada de 0.15m/sec. Usaremos dos motores y un sistema de Arckeeman- steered. Ahora tomando en cuenta el valor de es un camino que tratará de contar por los resbalones y la fricción desde el paso y lo que quiere. Sí esto no es claro sobre los coeficientes de fricción que serán, pero podemos asumir y calcular los posibles resultados por la medida de trabajo de los motores hasta que lleguen a un punto final.

Por tanto la potencia requerida será:

Pm=Fappv = mg( cos + sin )vPm = (0.65 kg * 9.8m/sec2 )(0.3cos30º + sin30º)(0.15m/sec) = 0.73 W

El punto es que se desea calcular los motores como un bit completo, ambos porque muchos desconocidos y porque el punto de eficiencia máxima es mucho más baja en un torque que el punto de poder máximo. Si multiplicamos nuestro potencial requerido por un factor salteado de 3, que dará:

Pm = 2.1 W o Pm/2 = 1 W

Servo Motores Creo que el modelo que utilizaremos es el de los RC servo motores donde RC se refiere a Remote control, puesto que estos motores se utilizan en la construcción de aviones a escala.

Típicamente, un modelo de aeroplano de un servo motor controlado por un radio es usado para ajustar a la superficie de control de una ala de un modelo de aeroplano sobre alguna posición efectiva.

El circuito integrado y el potenciómetro son usados para implementar una posición de ciclo cerrado de control del sistema. El radio envía lo que es conocido como un código de pulso de señal modulada para que sea captada por un modelo plano.



Como un estado temprano, de los tres alambres emanando desde el servo motor, uno su poder, uno su tierra y uno es conectado a un código de pulso de señal modulada.

Un servo motor espera un tren de pulsos de diferentes anchuras. Estos pulsos son repetidos por un periodo dado, típicamente un grupo de 20 ms. El ancho del pulso es el código que significa a que posición de hueco debería voltear. El centro de posición es usualmente conseguido con 1.3 ms pulsos de anchura, mientras que los pulsos de anchura varían desde 0.7 millisegundos (ms) a 1.7 ms indicaran las posiciones de todos los caminos de derecha y todos los caminos de la izquierda, respectivamente.

Esta posición de servo motores puede ser muy útil para las herramientas de un robot donde el rango de movimiento no requiere una revolución continua. Por movimientos continuos, describiremos como modificar los servo y reducirlos a simples motor guías DC por el impulso de circuitos de control y fuerzas electrónicas que vienen con estos mismos y sumando el nuestro. Sin embargo, hay una manera de usar estos motores como revoluciones continuas DC de motores guías sin tener que sumar sus propios H-puentes y controles electrónicos.

El truco es remover los grupos internos en la guía plástica como antes, la cual se afianzaba a el flat en hueco del pontiometro, pero no remover realmente el pontimetro. Colocar el pontiometro a su posición central. Ahora las guías darán vueltas continuamente pero el pontiometro nunca se moverá. Con esta configuración, si enviamos al motor un código de pulso de señal modulada para mover a una posición a la izquierda causará una rotación continua a todo este lado. Este es un truco elegante que explicará como atacar más comúnmente problemas de manejo regular a motores DC en general, como implementar un servo ciclo.

Características de los servo motores:- Los motores servo se caracterizan por ser: pequeños, ligeros, fuertes, confiables,

bajo costo, fáciles de alambrar y controlar.

Operación de los motores – Hay tres alambres, dos (rojo y negro) para alimentación y uno (blanco o amarillo) para señal.– El rojo se conecta a una fuente de poder entre 4.8 a 6 volts dc y el negro se conecta a tierra.– El alambre amarillo se conecta a una señal alternante TTL, con un rango de 1ms a 2ms para determinar la posición.– El eje rotará a una posición que es proporcional al ancho del pulso de entrada.– No son críticos los pulsos de tiempo muerto (off time) pueden variar de 10ms hasta 20ms.– Un pulso de tiempo activo (on time) de 1.5ms es el valor intermedio y posicionará al servo a la mitad del viaje (recorrido) del dispositivo.



SensoresFrecuentemente tomamos por hecho nuestro increíble sistema perceptil., para el

robot que desarrollaremos es importante que alcance la percepción, instalar el nivel humano para llevarlo a cabo por un robot se ha tornado tremendamente difícil y requiere de herramientas que lo puedan semejar pero no alcanzar nuestra total percepción.

Primero tenemos que hacer que nuestro robot entienda y se percate del medio ambiente de alguna manera, en la actualidad, un robot está limitado por los sensores que le hemos dado y el software que escribimos para él.

Censado no es percepción. Los sensores son meramente traductores que convierten algunos fenómenos físicos en señales eléctricas que el microprocesador pueda leer.

Esto debería ser hecho usando por una señal analógica a una digital (A/D) convirtiéndola en una a bordo del microprocesador, alcanzando un valor desde un puerto de entrada a una salida (I/O) o usando por una interrupción externa. Típicamente, sus necesidades para ser algunas interfaces electrónicas entre el sensor y el microprocesador a una condición o ampliando la señal.

Niveles de abstracción Con software, podemos crear diferentes niveles de abstracción o barreras de

abstracción, para ayudarnos como programadores a pensar acerca de datos de sensores en caminos diferentes.

En el más alto nivel, el sistema inteligente, en orden para aparentar inteligencia, necesita tener algunas variables que practiquen juegos malabares: ¿Está oscuro este cuarto?, ¿La salida cambio de la proximidad del detector cercano del infrarrojo desde lo alto a lo bajo?

Sin embargo, es posible instalar muchas capacidades en un robot mobil. Sabemos que es posible instalar una gran cantidad de sensores al robot pero no para todos es conveniente colocarles demasiados porque muchos realizan tareas simples.

Interfaz de sensores Sabemos que existe diversos sensores pero nosotros dado que el robot requiere

seguir una línea sobre una superficie consideramos que es importante tomar en cuenta los sensores de proximidad o de detección de presencia.

Estos sensores deben apuntar hacia abajo, mirando el suelo, y que sean capaces de censar una línea enfrente de nosotros, de cierto color , en este caso de color blanco.

Podemos utilizar como sensores de proximidad. Los sensores de presencia son usados para determinar la presencia de objetos. Tal vez nos confundimos con la palabra objeto que muy probablemente el objeto puede traducirse como una línea de seguimiento la cual contará con una especificación de anchura y representará la conducción que nuestro robot debe seguir.

Estos sensores fueron desarrollados para ampliar el rango de censo más allá de proporcionará por contacto directo táctil o sensores ópticos.



No requerimos de sensores ópticos, pues no debemos diferencia de objetos, o sensores de tacto, pues no deben ubicar si se aproximan a un objeto o no, solo deben ser capaces de identificar que existe ahí una línea color blanca.

Para identificar este color blanco, podemos usar los detectores de luz, pues se sabe que cada color, nos ofrece una intensidad de luz especifica. Un arreglo de fotorresistencias, o fototransistores puede ser la solución a este problema, además de ajustarlos precisamente a este color, podemos hacer la detención de la presencia de la línea blanca.

Pensamos poner estos sensores en la parte delantera del carrito, y como lo habíamos dicho antes, pues apuntando hacia el suelo.

Hemos pensado en la posibilidad de poner sensores internos, si es que utilizamos este mismo robot para el laberinto, pues de se así, necesitamos de un sistema que nos indique que tanto hemos avanzado. Para esto utilizaríamos un encoder, que me checara cuanto eh avanzado, y así poder hacer el recorrido del laberinto. Pero esto esta como una posibilidad, dependiendo de cómo avancemos en el proyecto de la pista discontinua



Conclusión:

Como podemos leer las diferentes partes del documento integran diferentes y partes minuciosas que comprenderán la estructura ósea del robot, es importante conocer las partes que lo compondrán así como la funcionalidad de cada una de ellas, existen que algunas no requieren tanto estudio a profundidad pero es importante al menos conocer de que fueron creadas y como fueron desarrolladas.

El robot no es simple, nuestra categoría requiere de dedicación e interpretación correcta de los modelos que debe seguir la creación del robot. Podemos profundizar más en la parte de sensores, sin embargo debemos de enfocarnos a explotar con los que se cuenta para la orientación del robot, investigar sí hay una mejor manera de ubicarlos en la base que los sostendrá y sí es necesario, investigar si la posición de colocación de los mismo es importante, también que tanto mejoraría el robot si la cantidad de ellos la aumentamos.

Tratar de hacer que nuestro robot funcione perfectamente será un reto donde en la siguiente parte investigaremos sobre la estructura de pensamiento del robot y considerar las acciones a realizar sin evadir las reglas que nos dicta el concurso.

BibliografíaSensors for Mobile Robots, Theory and application/

H.R. Everett. Cap. 3 pp.75 – 104

Mobile Robots, Inspiration to Implementation/Joseph L. Jones. Cap 5 pp. 113 – 134

http://www.plazaearth.com/usr/gasperi/light.htmhttp://www.cs.bham.ac.uk/resources/courses/robotics/halloffame/2001/team3/

equip.htmlhttp://www.cs.bham.ac.uk/resources/courses/robotics/halloffame/2001/team3/

equip.html#Infrared%20sensors


http://www.cs.bham.ac.uk/resources/courses/robotics/halloffame/2001/team3/

http://www.plazaearth.com/usr/gasperi/light.htm

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