Robot Controlado Por Ordenador

INDICE MEMÓRIA

Capítulo 1: Introducción...............................................pág. 3

1.1 General................................................................. pág. 3

1.1.1 Motivación ................................................. pág. 3

1.1.2 Robótica móvil ........................................... pág. 3

1.1.3 Objetivos................................................... pág. 4

1.2 Figura y diagrama de bloques .................................. pág. 6

1.3 Objetivos específicos .............................................. pág. 7

1.4 Contenido memoria PFC .......................................... pág. 9

Capítulo 2: Estudio de alternativas..............................pág. 10

2.1 Robot automatizado..............................................pág. 10

2.1.1 Sensores ..................................................pág. 11

2.1.2 Microcontrolador........................................pág. 14

2.1.3 Control de motores ....................................pág. 16

2.1.4 Alimentación autónoma..............................pág. 20

2.2. Comunicación inalámbrica ....................................pág. 22

2.2.1 Módulo de transmisión PC – robot................pág. 25

2.3. Entorno de desarrollo para el PC ...........................pág. 28

Capítulo 3: Estado de desarrollo................................pág. 30

3.1 ¿Qué hay hecho? ..................................................pág. 30

3.2 ¿Qué falta por hacer? ............................................pág. 34

Capítulo 4: Presupuesto ............................................pág. 35

Capítulo 5: Diagrama de Gantt ..................................pág. 37

Capítulo 6: Bibliografía..............................................pág. 39

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CAPÍTULO 1:

Introducción

1.1 General

1.1.1 Motivación

El motivo por el cual se desea diseñar un robot es para poner en

práctica los conocimientos obtenidos durante la carrera y se

considera lo bastante complejo como para poner a prueba cada

lección aprendida. Se necesita diseñar, investigar el estado del arte

y pensar la solución más eficiente para cada problema.

1.1.2 Robótica móvil

La definición de la palabra robótica se podría describir como

la ciencia y la tecnología de los robots. Es la técnica que aplica la

informática al diseño y empleo de aparatos, que en sustitución de

personas, realizan operaciones o trabajos, por lo general en

instalaciones industriales.

Dentro de robótica se combinan diversas disciplinas como

la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y

la ingeniería de control.

Las aplicaciones de la robótica móvil son infinitas, por ejemplo:

· Entretenimiento y ocio.

· Autómatas en una fábrica o cadena de producción.

· Robots desactivadores de bombas de la policía.

· Robots de exploración espacial.

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Figura 1.- Robot móvil de juguete (izquierda) y robot de exploración

espacial (derecha)

1.1.3 Objetivos

El objetivo general de este proyecto es el diseño, programación y

prototipado de un robot autónomo el cual llevará una serie de

sensores y conexiones para hacer posible su control a través de un

ordenador de forma inalámbrica.

Existirán dos modos de control del robot:

· Modo autónomo: donde el robot avanzará libremente,

esquivando obstáculos y mandando el estado de sus sensores

para monitorizar su estado sin que nadie ejerza ningún

control sobre él.

· Modo controlado: el robot se moverá según las órdenes que

reciba en su comunicación con el ordenador y al mismo

tiempo mandará el estado de sus sensores de igual forma

que en el modo anterior.

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El robot tendrá una serie de puertos de entrada/salida libres para

que cualquier usuario que esté interesado pueda aprovechar el

montaje base y añadirle los dispositivos que prefiera.

De este modo las aplicaciones del proyecto son más numerosas que

si el robot se diseñase como una caja cerrada con un único

propósito de funcionamiento.

Unos ejemplos de aplicaciones para el proyecto podrían ser:

Utilizar el robot implementado para la investigación de los

sensores empleados y diseñar posibles mejoras.

Aprovechar la conexión entre el ordenador y el robot para

conectar los sensores adicionales que se desee e

implementar un autómata para trabajar en una fábrica.

Emplear los esquemas de conexión de los módulos

inalámbricos para crear cualquier otro sistema de control a

distancia.

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1.2 Figura y diagrama de bloques

Seguidamente se muestra una imagen gráfica del proyecto en desarrollo:

Figura 2.- Esquema del funcionamiento del PFC

Figura 3.- Diagrama de bloques del PFC

Robot

Monitorización

y control por

ordenador

Comunicación

inalámbrica

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1.3 Objetivos Específicos

Tal y como se muestra en la figura 2, el proyecto se puede dividir en

diferentes subapartados que se describen a continuación:

· Se deberá diseñar un robot que recibirá las órdenes provenientes

del ordenador, ejecutará diferentes subrutinas, obtendrá las

lecturas de sus sensores para poder visualizarlas por pantalla del

PC, realizará un control sobre sus motores según unos parámetros,

etc.

Resumiendo, este subapartado consta de:

Montaje de una estructura mecánica con forma de robot.

Diseño de una etapa de potencia para control de motores.

Elección de la alimentación autónoma más conveniente.

Lectura de una serie de sensores incorporados en el autómata.

Programación de un controlador que llevará integrado el robot

mediante la realización de un software de control.

· La comunicación entre las dos partes principales del proyecto debe

ser inalámbrica y bidireccional.

Así que en primer lugar se deberá escoger el tipo de comunicación

más eficiente para el proyecto teniendo en cuenta: velocidad de

transmisión, alcance, sencillez, etc.

Una vez elegido el tipo de transmisión de datos, se diseñará un

pequeño módulo que permitirá mandar los datos recibidos por

alguno de los puertos de comunicación del ordenador de forma

inalámbrica. Seguidamente se instalará otro módulo del mismo tipo

en el robot para recibir dichos datos y también podrá mandar sus

propios datos hacia el PC.

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· Para poder controlar al robot, también se tendrá que diseñar y

programar un software de monitorización el cual mostrará por

pantalla los datos recibidos del autómata.

Al mismo tiempo permitirá a un usuario controlar el movimiento del

robot mediante diferentes botones, gráficas y todo lo que se

considere oportuno añadir a la pantalla de control.

· Finalmente se implementará un prototipo que incorporará todos los

componentes escogidos para realizar las funciones de cada

subapartado y cumplirá con todas las expectativas descritas en los

objetivos.

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1.4 Contenido memoria PFC

En esta memoria de PFC1 se han contemplado los siguientes aspectos del

proyecto descrito en el apartado anterior:

· Estudio de alternativas: se detallan en profundidad las posibles

elecciones que existen para implementar cada subapartado del

robot.

· Estado actual de desarrollo: se explica la elección escogida, el

porqué de la selección, y los montajes realizados para realizar

ensayos de funcionamiento.

· Presupuesto: se muestra el coste de los componentes empleados

hasta la fecha actual en el proyecto.

· Diagrama de Gantt: se exponen dos diagramas de Gantt donde se

puede observar el tiempo de dedicación previsto para el PFC1 y

para el PFC2.

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CAPÍTULO 2:

Estudio de alternativas

A continuación se detalla cada subapartado de los descritos, con ideas y

posibilidades pensadas para realizar una tarea específica y una solución

escogida.

2.1 Robot automatizado

La primera parte del proyecto es el diseño del robot a control remoto.

Los estudios de alternativas que se han realizado en este PFC1 han sido:

Sensores.

Microcontrolador.

Control de motores (etapa de potencia).

Alimentación autónoma.

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2.1.1. Sensores

Primero se realizó un estudio sobre los posibles sensores que están en el

mercado y que se consideraron que podrían ser útiles para el proyecto

dotando al autómata de múltiples habilidades:

· Medida de distancia:

Una habilidad muy útil de la que podemos dotar al robot, es la de medir

distancia. El principal motivo es para que el robot no choque contra

obstáculos y sea capaz de sortearlos.

En este tipo de sensores existen dos tipos: infrarrojos o por ultrasonidos, y

aunque internamente

...