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?