Fundamentos de Robótica

Contenido General

1. Introducción a la robótica

2. Morfología del robot

3. Diseño y prototipo de un robot

4. Sensores

5. Mecánica del robot

6. Motores

7. Poder

8. Programando el robot

SensoresLogrando la percepciónQué proceso se sigue para reconocer y tomar un objeto en las manos?Dónde se encuentra el objeto? Cuál es el objeto a tomar? Cómo mover las manos hacia el objeto? En qué dirección se debe aproximar al objeto? Qué presión se debe aplicar para sostener al objeto?

SensoresTransducir vs. Entender Sensor es un elemento eléctrico/mecánico/químico capaz de convertir una característica del entorno en una medida cuantitativa.Los sensores son meramente transductores. Cada sensor se basa en un principio de transducción: conversión de la energía de una forma a otra

Percibir: “Recibir por uno de los sentidos las impresiones del objeto.”Sentir: “Experimentar sensaciones, ocasionadas por causas externas o internas.”

Los sensores permiten percibir, pero por medio de la programación se accede al sentir (entender)

Percibir NO ES Sentir

SensoresNiveles de abstracciónEl software permite crear diferentes niveles de abstracción para pensar acerca de los datos de los sensores de diferentes modos. Alto nivel: Existe una línea negra? Se ha chocado con la pared?Nivel de sensores: Ha caído la resistencia en el sensor de luz? Ha cambiado el valor del sensor de tacto?

Procesamiento de sensoresHace referencia al tratamiento de los datos crudos producidos por los sensores para obtener información (datos útiles).

Para que un robot pueda realizar una tarea compleja se requiere de la integración de varios sensores. Fusión Sensorial: Combina lecturas de distintos sensores en una estructura de datos uniforme

SensoresInterfaz con los sensoresPor lo general los sensores necesitan una interfaz electrónica para poder ser entendidos por el robot. Existen una gran variedad de sensores simples y cada uno tiene distintas formas de interpretar los datos del medio. Su función es Filtrar, Adaptar y Normalizar los valores de los sensores para que puedan ser entendidos por el microprocesador

Sensores de tactoSensores infrarrojo

SensoresInterfaz con los sensores

Sensor de rotación(Encoders) Sensor de temperatura

(Piroelectrico)Sensor de Luz

(Fotoresistencia)

Sensor de audio (Microfono)

SensoresControladores de Software (Drivers)Programas que permiten al Microprocesador leer correctamente los datos de los sensores (Interfaz hardware/software). Estos datos entonces se convierten en alimento para un nivel de abstracción más alto

Sensibilidad y RangoLa sensibilidad es la relación de cómo cambia el valor del sensor en correspondencia a los cambios de la cantidad medida

∆r/r = S ∆x/x ; Donde r es el valor del sensor y x la cantidad mediada

Por lo general la circuiteria asociada al sensor amplifica o transforma su valor y la introduce en un convertidor analógico-digital conectado a un microprocesador.En el caso del convertidor A/D de 8-bits, el voltaje se convierte en 256 niveles discretos. Esta es por tanto la ventana del microprocesador al mundo.

Sensores

Cuando se construye un robot Se debe tener una idea clara de la respuesta del sensor y de las condiciones bajo las que el robot tiene que trabajar.

Sensibilidad y RangoEs importante tener en cuenta cuidadosamente cómo una cantidad física se transforma en un valor digital accesible por el microprocesador

Sensores

Sensores de LuzEstos dispositivos son capaces de convertir variaciones de luz en variaciones de corriente o voltaje equivalentes, destacándose principalmente por su rapidez en los tiempos de respuesta (del orden de los microsegundos o menos) y por poseer un alto grado de sensibilidad en la detección de objetos.

• Fotoresistores • Detectores de proximidad infrarrojos • Sensor de alcance infrarrojo • Sensores piroeléctricos • Sensores ultravioletas • Cámaras

Sensores

FotoresistoresFotorresistencias(LDR), fotodiodos y fototransistores.

Sensores

Interfaz con los sensores

Sensores

Detectores de proximidad infrarrojos Sensores infrarrojos de corto alcance

Sensores

Sensor de alcance infrarrojo Sensores infrarrojos de mayor alcance

Sensores

Sensores ultravioletas Sensibles a la radiación en el rango de los 185 a 360 nanómetros (nm)

Sensores

Sensores piroeléctricosDetectan radiación infrarroja, la cual es emitida por animales y seres humanos.

Sensores

Cámaras Proveen una imagen de la escena. Dan información del color y textura.Relativamente baratas.Un par de cámaras pueden proveer profundidad (stereo).Pueden proveer rangos de luz no visible.Requieren alto nivel de procesamiento.

lente & disparador

Arreglo CCD(charge-coupled device)

Longitud focal

digitalizador“frame grabber”

imagepixel

Escala de grises: Cada pixel esta entre0 y 255

Color: Rojo: 0 - 255Verde: 0 -255Azul: 0 -255

(RGB)

Sensores

Cámaras Aplicaciones varias: Detección de personas, control vehicular, detección y clasificación de objetos, inspección, seguridad, aplicaciones medicas, etc

Sensores