Robótica

Robótica

La robótica es considerada como una de las áreas de gran interés de la ciencia y la tecnología de hoy en día. La Robotización se encuentran en todos casi todos los sectores de la Sociedad:

• Industria

• Medicina

• Militar

Los robots se utilizan para realizar tareas de exploración en otros planetas, monitorear actividades volcánicas, estudiar comportamientos en aguas profundas, ensamblar automóviles y apoyar en cirugías de personas, entre otras muchas actividades.

Las dos tecnologías más utilizadas en educación son Arduino y los robots LEGO Mindstorms… estos últimos serán los que nosotros utilizaremos.

El equipo Mindstorms contiene todos los elementos o partes necesarias para construir un robot funcional.

¿Qué se entiende por Robot?

Podríamos decir que es un dispositivo mecánico que imita las acciones humanas. También, se puede definir como una máquina electrónica que funciona de forma independiente, sin control humano. Sin embargo, una definición más completa es la siguiente: un robot es un dispositivo que está diseñado para realizar acciones en forma independiente e interactuar con su entorno ….Entonces, un robot debe ser capaz de moverse y reaccionar en forma independiente, esto es, debe poder estudiar su entorno, responder a los obstáculos, tomar de decisiones (por ejemplo, elegir una bola roja dentro de un contenedor con una mezcla de bolas de diferentes colores), y otras actividades sin la ayuda de un humano.- Sin embargo, para que un robot pueda realizar estas acciones en forma independiente requiere de un programa de software. Un programa es un conjunto de instrucciones basadas en un lenguaje específico, que permiten al robot realizar una acción. Entonces, cuando un programa se ejecuta, el robot colecta datos por medio de sus sensores y mueve los motores, de acuerdo con las instrucciones contenidas en el programa de software.

El NXT es un equipo de robótica que parte de la idea de construir un robot mediante la unión de piezas y de la programación de acciones, de forma sencilla, a través del ensamblado de bloques con instrucciones concretas. NXT es el segundo robot de la línea LEGO Mindstorms; sus principales características técnicas son:

• Está conformado por una mini-computadora o brick (ladrillo) con una capacidad de almacenamiento en memoria RAM de 64 Kb

• Incluye cuatro puertos de entrada utilizados para conectar los diferentes sensores y tres puertos de salida usados para interconectar los motores (cada motor tiene embebido un sensor de rotación

• Los sensores proporcionan información del mundo o contexto donde se ubica el robot, esto es, información de los objetos externos que rodean al robot NXT.

Los sensores básicos en un robot NXT son:

Entrada

Análogos Digitales

• Luz

• Sonido

• Tacto

• Color • ultrasónico

Salida

• de rotación (integrado en los motores)

Sensor Descripción

• De luz

mide el nivel de brillo o luminosidad frente al sensor y tiene la capacidad de distinguir entre los colores negro, blanco y tonos de gris. El sensor de luz es de gran utilidad para seguir una ruta mediante la detección de una línea de alguno de los colores soportados y también para medir el nivel de luminosidad de una fuente de luz. El sensor tiene un led en la parte frontal que emite una luz que permite medir tanto el reflejo de la luz, como la luz del ambiente

• De color tiene las mismas funcionalidades del sensor de luz, con la capacidad adicional para distinguir con mayor precisión los diferentes colores de los objetos. El dato que genera el sensor al detectar un color será un valor numérico: 1 – negro, 2 – azul, 3 – verde, 4 – amarillo, 5 – rojo, y 6 – blanco.

• De sonido

mide el nivel de ruido alrededor del robot NXT. Cuando se está trabajando con el sensor de sonido, es importante entender exactamente lo que el sensor está midiendo. Por ejemplo, los humanos cuando escuchamos un sonido podemos discernir sus características, incluyendo diferencias en intensidad y tono, incluso podemos identificar diferentes instrumentos musicales por los sonidos que emiten. Sin embargo, el sensor de sonido es menos sofisticado que nuestro sentido de la audición, únicamente tiene la capacidad de medir la intensidad de un sonido. Esta intensidad se mide con un número entre 0 y 100, siendo 0 el sonido más suave y 100 el sonido más alto. El sensor de sonido tiene una capacidad de detección de ruido de hasta 90dB.

• Táctil

detecta cuándo se presiona el botón en la parte frontal del sensor. El funcionamiento del sensor consiste en determinar el estado del sensor, y emitir una señal lógica de falso o verdadero. Entonces, si el estado que se busca en el sensor es activado se realizará una acción predeterminada en la aplicación de software. Los estados soportados por el sensor táctil son: presionado, liberado o pulsado (presionar-liberar). Este sensor se utiliza normalmente para detectar que el robot NXT se ha topado con un objeto o que alguna articulación del robot ha encontrado y tiene posesión de un objeto.

• Ultrasónico

Mide la distancia entre el sensor y un objeto. El funcionamiento del sensor consiste en enviar ondas sonoras de alta frecuencia, para posteriormente medir el tiempo en que retorna la onda, lo que le permite al sensor determinar la distancia que existe entre el objeto y el sensor ultrasónico. La forma y textura de un objeto afectan en gran medida la precisión o exactitud del cálculo de la distancia realizado por el sensor ultrasónico; algunas superficies reflejan las ondas sonoras mejor que otras y, por lo tanto, son objetos más fáciles de detectar. Las superficies planas y sólidas son las más fáciles de detectar, ya que reflejan la mayor parte de las ondas sonoras de regreso hacia el sensor. Las superficies curvas reflejan algunas ondas sonoras en retorno hacia el sensor, pero algunas otras ondas van en diferentes direcciones. Además, los objetos suaves tienden a absorber las ondas sonoras en lugar de reflejarlas Por consiguiente, el sensor será capaz de detectar objetos planos y sólidos con mayor precisión y a una distancia mayor que objetos blandos y curvos. El sensor ultrasónico detecta objetos (frente al sensor) en un rango de 0 a 254 centímetros (100 pulgadas), con un margen de error de +/- 3 centímetros

El cerebro de nuestro robot

El ladrillo inteligente LEGO NXT, es el cerebro de nuestro robot, básicamente es

un microprocesador, con puertas de entradas, de salida y memoria para

almacenar nuestros programas, se comunica con el computador a través de una

puerta USB o Bluetooth.

Esquema

• Tres puertas de salida, señaladas como A; B y C

• Una puerta de comunicación USB

• Cuatro puertas de entrada señaladas como 1; 2; 3 y 4.

Operaciones básicas

Botón Naranja

• Encendido y Enter

Botones Gris Claro

• Para moverse en el menú izquierda y derecha

Botón Gris Oscuro

• Para retroceder en la selección del menú

Para apagar el NXT, presione el botón gris oscuro hasta que aparezca la pantalla

“Turn off?”, luego presione el botón naranja.

Para continuar cada grupo construirá el tribot según lo indicado en la pag 8 en adelante del manual mindstorms

Tarea 1

Intente hacer que su robot avance durante 4 segundos y luego retroceda 4

segundos.

Desafío 2:

Bien, ahora vamos a avanzar con nuestro robot, girar y regresar.

Tarea 4

El robot debe recorrer el circuito de la figura,

los lados del rectángulo son desconocidos, el

rectángulo exterior es una pared sólida.

Notas:

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