CARRO ROBOTICO SEGUIDOR DE LNEA

CARRO ROBOTICO SEGUIDOR DE LNEAFERIA DE CIENCIAS 2015

ALUMNO:MANUEL ALONSO CASTRO TORRES

GRADO Y SECCIN:5 A DE SECUNDARIA

PROFESOR:GUSTAVO CLEMENTE CONCHA ESCOBAR

AREQUIPA - PER 2015

INDICE1. RESUMEN................................................................................................................3

2. INTRODUCCIN.......................................................................................................4

3.- MARCO TEORICO...................................................................................................................5

4.-MATERIAL Y METODOS................................................................................................................8

5.-RESULTADOS..........................................................................................................10

6.-CONCLUSIONES......................................................................................................12

7.-BIBLIOGRAFA CONSULTADA.........................................................................................................13

RESUMENSolamente a un sistema motorizado que tome decisiones mediante sensores se le puede llamar robot. Los robots reducen el trabajo del hombre, costos y tiempo en la vida empresarial, trabajan con eficiencia y en periodos largos de tiempo. Nuestro proyecto consiste en la construccin de un robot capaz de seguir una lnea con ciclo cerrado (pista-circuito), en cualquier tipo de forma o trayectoria. Los componentes empleados para la construccin de este prototipo son componentes electrnicos bsicos. Es importante aclarar que en cuanto a nuestro prototipo (robot) se le dio mas importancia la parte de la operatividad y funcionalidad, muy por encima del diseo, carcasas y molde. El primer paso fue conocer el funcionamiento de cada componente que constituye al robot, as como crear el circuito elctrico que rige la lgica del robot, con ayuda de la investigacin y documentacin. Se creo el diseo de la tabla fenolica en base al circuito elctrico y se insertaron y soldaron los componentes electrnicos (resistencias, transistores, sensores, etc.). Es importante mencionar que el cerebro de nuestro robot es el 2 circuito integrado LM393 ya que es el encargado de decidir que motor se activa o se apaga en base a la orden de los sensores. El diseo de la pista fue lo mas sencillo solo se busco un contraste entre la lnea que el robot seguir y el fondo, se utilizo cinta de aislar negra y papel cascaron. Es importante mencionar que los alumnos participantes en este proyecto tienen conocimientos limitados de robtica y electrnica, la idea del proyecto surgi del inters e inquietud de los alumnos por profundizar en estas reas.

INTRODUCCINHoy en da en las empresas de mayor reconocimiento mundial se puede observar la actividad y trabajo de robots; maquinas hechas por el hombre que se encargan de facilitar o incluso realizar completamente las tareas humanas de mayor riesgo, peligro y esfuerzo. tareas que para el hombre resultan difciles, cansadas e incluso mortales, tareas que necesitan mas de una persona lo cual econmicamente genera gastos, las empresas u organismos de cualquier ndole lo que buscan hoy en da es reducir gastos, pero no disminuir la calidad de sus trabajos o productos.solamente a un sistema motorizado que tome decisiones mediante sensores se le puede llamar robot.Los robots reducen el trabajo del hombre, costos y tiempo en la vida Empresarial, trabajan con eficiencia y en periodos largos de tiempo.

OBJETIVOS. construir un robot seguidor de lnea, que funcione mediante sensoresUsando componentes bsicos de electrnica. profundizar en el estudio y desarrollo tecnolgico, y ver las posibilidades que puede generar este robot en el mbito laboral, social y lo ms importante ahorrar esfuerzo, tiempo y dinero.. conocer ms acerca de la robtica, as como analizar las ventajas ydesventajas de los robots.

JUSTIFICACINUna de sus aplicaciones mas importantes, es para la transportacin de materias en grandes empresas lo que hacen es poner un robot para que lleve cosoas de un lugar de otro, siguiendo una lnea.-Al iniciar este proyecto se buscaba generar algo que beneficiara y solucionara un problema a la poblacin y a la sociedad, en la cual se pudo observar que la mayora de personas pierde tiempo y sobre todo no ve reflejado su esfuerzo en sus labores que realiza, si nos trasladamos al mbito laboral esto sera sinnimo de prdida de tiempo y de dinero, al observar estas premisas decid realizar este proyecto porque soluciona estos problemas y lo mas importante ahorra tiempo, esfuerzo y dinero.MARCO TEORICOLA ELECTRONICAEs el campo de la ingeniera y de la fsica aplicada relativo al diseo y aplicacin de dispositivos, por lo general circuitos electrnicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generacin, transmisin, recepcin, almacenamiento de informacin, entre otros. Esta informacin puede consistir en voz o msica como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisin, o en nmeros u otros datos en un ordenador o computadora.

ROBOTICA.La robtica es la ciencia y la tecnologa de los robots. Se ocupa del diseo, manufactura y aplicaciones de los robots. La robtica combina diversas disciplinas como son: la mecnica, la electrnica, la informtica, la inteligencia artificial y la ingeniera de control. Otras reas importantes en robtica son el lgebra, los autmatas programables y las mquinas de estados.

LEYES DE LA ROBOTICAA lo largo de la historia han surgido leyes para esta ciencia a partir de la proteccin de los seres humanos. Las tres leyes de la robtica son un conjunto de normas escritas por Isaac Asimov, las cuales todo robot debe cumplir.1. Un robot no debe daar a un ser humano o, por su inaccin, dejar que un ser humano sufra dao.2. Un robot debe obedecer las rdenes que le son dadas por un ser humano, excepto si estas rdenes entran en conflicto con la Primera Ley.3. Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta proteccin no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

COMPONENTES BASICOS DE UN ROBOTLos robots seguidores de lnea (o robots rastreadores) cumplen una nica misin: seguir una lnea marcada en el suelo (normalmente una lnea negra sobre un fondo blanco o lnea blanca en fondo negro).Estos robots pueden variar desde los ms bsicos (van tras una lnea nica) hasta los robots que recorren laberintos. Todos ellos, sin embargo, poseen (por lo general) ciertas partes bsicas comunes entre todos:

SENSORES Un rastreador detecta la lnea a seguir por medio de sensores. Hay muchos tipos de sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, por razones de costos y practicidad los ms comunes son los sensores infrarrojos (IR), que normalmente constan de un LED infrarrojo y un fototransistor.Receptor infrarrojo. Este tipo de receptores son la contraparte de los emisores, encargados de recibir la luz infrarroja y convertirla en un voltaje anlogo, estos cuentan con un filtro de luz de da, por eso es su color aparentemente negro, lo cual indica que reciben menos interferencia de cualquier fuente de luz externa.LED Emisor infrarrojo. Este tipo de emisores genera luz en el espacio infrarrojo, por lo cual no lo podemos ver a simple vista, en la actualidad se utilizan en la mayora de aplicaciones de control remoto, porque son baratos y no le causan dao al usuario, su desventaja es que esta restringido a distancias cortas de trabajo y ngulos predeterminados.

TRANSISTOR BC547.Este elemento consta de tres terminales, es un transistor de uso general el cual esta hecho de silicio y acta en el robot como interfaz de potencia, es decir, cuando hay una seal proveniente del amplificador esta dispara a la base de este transistor y toda la energa de la fuente pasa va colector emisor hacia los motores y dependiendo cual es el que tenga seal ser el que se active.

Resistencias.Las resistencias en cualquier circuito electrnico son de gran utilidad ya que como se nombre lo indica estas son las encargadas de limitar la corriente que fluye de la fuente hacia los elementos y as evitar un corto, estas son de un valor fijo, dependiendo los colores de las franjas que tienen.

LM 7805.El 7805 es un regulador de voltaje positivo fijo, el cual es capaz de entregar 5Volts a la salida con una corriente mxima de primera, normalmente se utiliza para mantener un voltaje constante independiente del voltaje de entrada, ideal para aplicaciones dentro de circuitos de lgica combi nacional o micro controladores.

PROTOBOARDEs una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrnicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar concircuitos electrnicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo.FUNCIONAMIENTOTodos los rastreadores basan su funcionamiento en los sensores. Sin embargo, dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser ms o menos complejo Los rastreadores ms simples utilizan 2 sensores, ubicados en la parte inferior de la estructura, uno junto al otro. Cuando uno de los 2 sensores detecta el color blanco, significa que el robot est saliendo de la lnea negra por ese lado. En ese momento, el robot gira hacia el lado contrario hasta que vuelve a estar sobre la lnea. Esto en el caso de los seguidores de lnea negra, ya que tambin hay seguidores de lnea blanca.Las 2 maneras ms comunes de armar los rastreadores son: OPAMS, o con simples transistores (sin necesidad de programar nada). Esto dependiendo de la complejidad con la que se quiera armar el circuito. Podemos utilizar un pic 16f84 para guarda en el un recorrido de x pista.

MATERIAL Y MTODOSMATERIALES-polea plstica (adosada al motor con su caja reductora)-dos ruedas traseras (que son las de traccin). -sensores infrarrojos -batera 12v-diodo lm7805por cada sensor-20r-220r-10k-1k-2n3904-led infrarrojo 5mm-fotodiodo 5mm-led 5mm (indicador estado sensor)-40106 (inversora-disparador smith trigger)estructura carro-motores dc con caja reductora (2 motores)-rueda loca-chasis (imaginacin del creador; acrlico, madera,aluminioetc.)

EL PROCEDIMIENTO QUE SE SEGUIR ES EL SIGUIENTE:

1.-Creacin de las pistas del circuito sobre la placa fenolica. Sobre la placa fenlica y del lado donde se encuentra el cobre se trazan las pistas segn el circuito con un plumn negro. Una vez hecho esto se vaca el cloruro frrico sobre un recipiente donde se colocara la placa para poder obtener las pistas grabadas en cobre.

2.-Montar los componentes y soldar correctamente. Con la placa fenolica correctamente grabada y totalmente seca y libre de asperezas, se procede a montar los componentes uno a uno y soldar correctamente.Se tiene que tener mucho cuidado con al saldar ya que un error o distraccin puede traer serias consecuencias como posibles cortos o falsos.

3.-Ajuste de motores y engranes. Los motores del robot se ajustaran a los extremos de una lmina de metal que se pegara a la placa principal.A cada uno de los motores previamente se les ajusto los engranes que son los que van a dar la traccin sobre la superficie donde se coloque dicho robot.

La parte de los sensores no es menos importante, se debe tener en cuenta la distancia entre emisores y receptores, as como la polaridad adecuada en base al circuito.Una vez soldadas correctamente todas las piezas se debe colocar la pila de9Volts, y hay que verificar que los motores giren y en el sentido hacia dentro del robot. El Prototipo debe colocarse en un lugar plano asegurndose de que los engranes de los motores toquen totalmente la superficie as como los alambres que van en la parte frontal.

4.-La elaboracin de la pista. Esta fue la parte ms sencillo solo se utiliz cinta de aislar negra y papel cascaron y se dise un trayecto cerrado cualquiera.

RESULTADOSAPLICACIONES Y FUNCIONAMIENTO Entre las aplicaciones de los robots mviles se encuentra el trasporte de la carga en la industria, robots desactivadores de explosivos, exploracin de terrenos no aptos para el hombre; entre otras dependiendo (del tamao de estos). FUNCIONAMIENTO Todos los rastreadores basan su funcionamiento en los sensores. Sin embargo, dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser ms o menos complejo Los rastreadores ms simples utilizan 2 sensores, ubicados en la parte inferior de la estructura, uno junto al otro. Cuando uno de los 2 sensores detecta el color blanco, significa que el robot est saliendo de la lnea negra por ese lado. En ese momento, el robot gira hacia el lado contrario hasta que vuelve a estar sobre la lnea. Esto en el caso de los seguidores de lnea negra, ya que tambin hay seguidores de lnea blanca. Las 2 maneras ms comunes de armar los rastreadores son: OPAMS, o con simples transistores (sin necesidad de programar nada). Esto dependiendo de la complejidad con la que se quiera armar el circuito. Podemos utilizar un pic 16f84 para guarda en el un recorrido de x pista.Operatividad del Robot El robot fue especficamente diseado para seguir una lnea con fondo contrastante, como es el caso de una lnea blanca con fondo negro, o una lnea negra con fondo blanco. En todo robot, existe una etapa de control, una interfaz de potencia y la parte que acta fsicamente, en este caso los motores. En el caso de el robot los transistores funcionan como interruptores, los receptores infrarrojos como el control (control por medio de estmulos) y los motores como actuadores mecnicos. El encargado de tomar una decisin lgica en nuestro robot es el circuito integrado LM393, el cual es un amplificador operacional, conectado en la configuracin de comparador, de tal manera se puede asumir que este es el cerebro del robot. Los emisores como ya se menciono son del tipo infrarrojo, y aunque no se puede ver su longitud de onda, ellos se encargan de enviar un haz de luz 9 continu, el cual rebota en la superficie donde esta el robot, para ser recibido por los receptores infrarrojos, y en base a esto se tome una decisin. Los receptores infrarrojos son los encargados de recibir la luz de los emisores, en otras palabras son los ojos con los cuales el robot puede sensar un objeto blanco o un objeto negro. Los motores son de gran torque y velocidad, para poder impulsar el peso de nuestro robot. ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOSUna vez terminado nuestro prototipo se puso a prueba sobre una lnea negra recta con fondo blanco. Se noto que el robot no avanzo, y esto puede ser provocado por varios factores como son: Los engranes de los motores deben estar los dos al mismo tiempo haciendo contacto total con el fondo o superficie. Observar que los dos motores giren en un mismo sentido, esto es hacia dentro del robot, y si no cambiar la polaridad de cualquiera de estos. La alimentacin (Pila de 9Volts), debe estar bien cargada y conectada al circuito. Otro desperfecto es el sensado en el rastreo de la lnea negra, que puede ser ocasionada por los siguientes aspectos: Mala calibracin y distancia entre sensores. Los potencimetros tipo (preset), deben estar colocados en el centro, estos regulan el nivel de sensado. La mala soldadura tambin puede ser un factor, hay que asegurarse de que la calidad de est, o posibles cortos. Los sensores infrarrojos son muy sensibles a la luz del da, por tal hay que asegurarse de que las pruebas se realicen en un lugar acondicionado.

CONCLUSIONESSe dise e implement, un robot seguidor de lnea. El funcionamiento del robot fue adecuado a la meta propuesta. Se demostr que a pesar de que se usaron componentes bsicos de electrnica son suficientes para realizar un proyecto interesante y vistoso. El robot cumple las expectativas esperadas a dems este sirve como base para adentrarse en el campo de la electrnica y robtica. Gracias a este robot seguidor de lneas se puede llegar a ahorrar tiempo, esfuerzo y dinero. El robot que he construido podra tener varias aplicaciones, desde un trasporte econmico, as como el de un servicio dentro de reas pequeas como lo son departamentos ya que pueden llevar objetos de un punto a otro.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADAhttps://docs.google.com/document/d/1e8Uh_5TEEVUUH38RYar7oWGqpNzA65gYgK3FlwOl8wc/edithttp://www.profesormolina.com.ar/circuitos/circuitos.php?codigo=169http://www.x-robotics.com/robots_simples.htmhttp://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria17/118.pdf

DIAGRAMA DEL CIRCUITO

CARRO ROBOTICO SEGUIDOR DE LINEA

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