Robótica

M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

Agenda

Introducción a la Robótica

Descripción del Robot Lego Mindstorms NXT

Programación del Robot Lego Mindstorms NXT

Otras aplicaciones de la robótica2

¿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 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 4

Características de un Robot• Diseñados para sustituir al humano en algunas

tareas.

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Características de un Robot• Capaces de actuar en función de la información

recibida del mundo real.

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Características 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 robot• Un robot se debe componer de:

• Mecanismo para desplazarse

• Mecanismo para percibir el mundo exterior

• Mecanismo para interactuar con el entorno8

Funcionamiento 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 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.10

Funcionamiento 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 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.12

Problemas Principales de un Robot• Localización ¿Dónde estoy?

• Respuesta de los sensores: ¿Hay cuchara?

• Respuesta del sistema: ¿Todo ok?

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Ejemplos de Robots

Robot Lego RCX

Ejemplos de Robots

Sony AIBO

Robot 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 NXY

Ejemplos de Robots

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NXT • La unidad central de proceso contiene:

• 4 entradas (digital y analógica)

• 3 salidas (soporte para los motores)

• Pantalla LCD Monocromática de 100x64 píxeles

NXT• 4 Botones de control

• Sonido

• Interfaces USB y Bluetooth

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Sensores

Luz

Sonido

Tacto

Ultrasónico

Servomotor

Procesador• Atmel 32-bit ARM, AT91SAM7S256

• 256 KB FLASH

• 64 KB RAM

• 48 MHz21

Coprocesador• Atmel 8-bit AVR processor, ATmega48

• 4 KB FLASH

• 512 Byte RAM

• 8 MHz22

Comunicación 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).

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Motores• Contador de rotaciones.

• Rotación de 360 grados.

• Las posiciones son relativas.

• La velocidad máxima es de 200 RPM.24

Otras 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 Programación• LabVIEW NEXT-G

• Microsoft Robotics Studio

• Otras:– NXC (and NBC)– Robot C– pbLua– Java

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Programación• 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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Programación• 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:

Programación• 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 Robot29

Programación• 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 Desarrollo

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Construcción

Programación

Ejecución

Entorno de Desarrollo32

Propiedades

Zona de Programación

Bloques

Guía

Otros 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 NXC• Se tienen algunas limitaciones como:

• No existe pila

• Memoria Limitada

• Limitado a 256 procesos (task)34

Programación 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 ) ); }

35

Programación con NXC TextOut( 0, LCD_LINE1, "---------"); while( !Sensor( IN_1 ) ); }}

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Construcción de Pistas de Robots

Detalles de la Pista

Competencia de autos

Evaluación de Obstáculos

¿Preguntas, dudas y comentarios?