INTRODUCCIÓN A LOS MICROROBOTS - SENSORES - Silvia Santano Guillén Nov. 2006 COMPLUBOT – C.P. Miguel Hernández – Alcalá de Henares – Madrid – Spain complubot@gmail.com

INTRODUCCIÓN Los sensores son dispositivos electrónicos que proporcionan información del entorno a los robots. En cierta manera, los sensores implementan los “sentidos” en el robot. Resulta difícil concebir la posibilidad de un robot sin sensores. Cuanto mejores sean nuestros sensores, más eficientes serán los robots que construyamos con ellos.

1. SENSORES DE LEGO A) ACTIVOS B) PASIVOS Luz: Rotación: - Analógico Rango del 0 al 100% (0.6 lux-760 lux) Rotación: - Digital -16 posiciones por vuelta B) PASIVOS Temperatura - Analógico - Rango de -20ºC a +50ºC Contacto: - Digital - 2 Estados

2. PUERTOS DE ENTRADA DEL RCX 3 ENTRADAS - Analógicas - Rango 0-5v - Convertidor A/D 10 bits (de 0 a 1023)

3. SISTEMA DE ENTRADA DEL RCX Las entradas del RCX se miden cada 3ms por el Firmware del RCX. Los conectores de entrada disponen de dos hilos, pero en realidad necesitamos tres cables: Alimentación Señal Masa Para solucionar esto el RCX alimenta el dispositivo durante un cierto tiempo y después realiza la medida.

4. MAS ALLA DE LOS LIMITES DEL RCX Conexión de varios sensores en el mismo puerto CONTACTO + CONTACTO (función OR) CONTACTO + LUZ (el pulsador nos da una medida fuera del rango del sensor de luz)

5. MEJORANDO EL SENSOR DE LUZ DE LEGO (I) Usos: - Siguelíneas - Distinción de colores en la superficie - Medida de distancias por infrarrojos - Detección de Roboball (infrarrojos) Problemas No distingue bien los colores Mala sensibilidad con niveles bajos de luz Gran influencia de la luz ambiente

5. MEJORANDO EL SENSOR DE LUZ DE LEGO (II) Soluciones: Aislamos el led emisor para que no afecte al receptor. Mejora como sigue líneas y como receptor de luz. Cambiamos el led emisor rojo por uno blanco para intentar mejorar la identificación de colores

5. MEJORANDO EL SENSOR DE LUZ DE LEGO (III) Soluciones: Incluimos más leds blancos para iluminar la zona a medir y ser independientes de las variaciones de la luz ambiente.

6. NUESTROS SENSORES (I) 6.1 Sensor de inclinación I: tubo Dentro del tubo hay una bola metálica que puede rodar libremente. Cuando el robot se inclina, cierra el circuito en uno de los extremos del tubo. En el circuito de cada extremo hay una resistencia de diferente valor que podemos medir con el controlador.

6. NUESTROS SENSORES (II) 6.2 Sensor de inclinación II: péndulo Funciona de forma muy similar al modelo anterior. La única diferencia está en el sistema mecánico, que en este caso, es un péndulo que bascula en función de la inclinación del robot.

6. NUESTROS SENSORES (IV) 6.4 Sensor de posición angular absoluta Resistencia variable Nos permite medir la posición de mecanismos móviles. Rango de 0º a 270º

6. NUESTROS SENSORES (V) 6.5 Sensor de sonido Funciona como un interruptor que se acciona por el nivel del sonido

6. NUESTROS SENSORES (VI) 6.6 Medidor de distancias por ultrasonidos Mide distancias en función del tiempo recorrido de una onda ultrasónica. Basado en un módulo SRF05. Para hacerlo compatible con el RCX le pusimos: Oscilador astable para generar la señal de reloj Convertidor tiempo/amplitud (filtro RC) para obtener un voltaje proporcional al tiempo

6. NUESTROS SENSORES (VII) 6.7 Medidor de distancias por infrarrojos Mide distancias en función de la amplitud de una luz infrarroja reflejada (no modulada). Nuestro sistema de medida hace que sea muy insensible a las variaciones de luz ambiente. Rango de medidas: 2 a 24 cm. 1- Corregimos 2 - Medimos 3 - Calculamos

6. NUESTROS SENSORES (VIII) Sensor de temperatura Anemómetro Medidor de radiación luminosa Resistencia NTC que varía con la temperatura. Las cazoletas van girando y contamos las vueltas que dan Resistencia LDR que varía con la luz Estación Meteorológica

7. SENSORES EN EL NXT (I) EL NXT supone un gran avance respecto del RCX EL NXT dispone de 4 puertos para los sensores Hay un microcontrolador dedicado a la gestión de las entradas para los sensores. Cada puerto dispone de un interfaz analógico (10bits) y de otro digital El interfaz digital de cada puerto puede actuar como: 2 entradas/salidas discretas Bus I2C (maestro) de baja velocidad (9.6 Khz.) En total en un NXT podemos tener 4 buses I2C

7. SENSORES EN EL NXT (II) Contacto Mejor sistema mecánico que el del RCX Sonido Mide niveles de sonido. Reconoce tonos y patrones. Luz Puede trabajar tanto en modo reflexión o como medidor de nivel de luz Ultrasonido Mide el tiempo que tarda una señal ultrasónica en ir y volver

CONCLUSIONES Podemos hacer nuestros propios sensores si no están a la venta o incluso mejorar bastante los que ya existen. Perfeccionar el comportamiento de los sensores, se traduce directamente en una mejora del funcionamiento del robot.