UNIVERSIDAD SALAMANCA HISPABOT'03 (Alcalá de Henares)1 µrobot Diego A. Vicente,E. Espino, R. Aguilar, B. Curto, V. Moreno Dpto. Informática y Automática Universidad de Salamanca

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 2 Indice Descripción del robot Sensores Actuadores Procesamiento Conclusiones

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 3 Descripción de Diego Robot rastreador Capaz de seguir una línea negra sobre fondo blanco Capaz de ir por la bifurcación correcta Limitaciones de tamaño 20x30 cm Velocidad entre 40 – 50 cm/s Sencillo y de bajo coste

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 4 Descripción de Diego Sensores y actuadores Sensores que detectan la línea negra Actuadores para mover el robot Ciclo clásico SensoresProcesadorActuadores

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 5 Sensores Hardware 8 sensores de infrarrojos (CNY-70) Disposición en “V” invertida

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 6 Sensores Software Lectura a través de un puerto del procesador Entrada leída por sondeo Tratamiento de la entrada Independencia del ancho de la pista Detección de bifurcaciones Admisión de tolerancias

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 7 Sensores Tratamiento de la entrada Búsqueda de la “dirección” de la marca Detección de huecos (marcas de bifurcaciones)

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 8 Sensores Funciones implementadas bitDerecho –Devuelve un número entre el 0 y el 8 que indica el primer bit puesto a 1 por la parte derecha bitIzquierdo –Devuelve un número entre el 0 y el 8 que indica el primer bit puesto a 1 por la parte izquierda hayHueco –Devuelve 0 (falso) o 1 si hay huecos ladoMarca –Devuelve 1 si la marca es por la derecha o 2 si es por la izquierda –Comparamos por qué lado ha crecido más la lectura respecto a la lectura anterior a la marca

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 9 Actuadores Hardware 2 Motores procedentes de modelismo Reductora incorporada Circuitería de control PWM integrada Necesidad de “trucarlos” Ruedas de 14 cm acopladas a los motores 0V 5V 5 ms10 ms0 ms

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 10 Actuadores Características técnicas 45º en 0,12 s Alimentación entre 4,5V y 6V Montaje opuesto Separación entre ruedas de 10 cm Giro diferencial de radio mínimo de unos 5 cm Velocidad lineal máxima de unos 45 cm/s

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 11 Actuadores Software Control PWM de unos 4,5 ms 8 niveles de velocidad adelante y 8 atrás Escritura del valor del ciclo PWM en un puerto de 8 bits velocidad

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 12 Procesamiento Hardware –Micro 16F876A de Microchip –Instrucciones RISC –4 MHz (1MIPS) –8k Memoria –3 Puertos E/S multipropósito –Control PWM –Conversores A/D –Temporizadores,...

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 13 Procesamiento Programación Utilización del compilador C2C++ Ventajas de C vs Ensamblador –No es un sistema crítico que requiera código óptimizado –Permite pensar en “alto nivel” –Manejo de estructuras de datos y de código complejas Programación con tarjeta SMT2 Puerto serie del PC

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 14 Procesamiento Software Modelo básico (entrada-proceso-salida) Problemas a resolver Detectar marcas de bifurcación y tomar bifurcaciones correctamente –Máquina de estados Robot sobre la línea de la forma más eficiente posible –Lógica borrosa 2 Tablas precalculadas

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 15 Máquina de estados Detectar marcas de bifurcación y tomar bifurcaciones correctamente. Definición de un AFD. (Estados, eventos, acciones) Tres estados de funcionamiento –0: Control normal (seguimiento de línea) –1: Detección de marca de bifurcación –2: Control lateral según la marca leída Eventos –A: Hueco detectado –A’: Hueco durante un tiempo determinado –B: Línea detectada (sin huecos) –C: Temporizador (se ha alcanzado un tiempo determinado)

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 16 Máquina de estados Acciones En 0: Control normal. Bit derecho + Bit Izquierdo. En 1: Control lateral. Opuesto al lado de la marca. 2* bitNoMarca En 2: Control lateral: Del lado de la marca. 2* bitLadoMarca. Estado 0 Estado 1 Estado 2 Estado Inicio A A’ A B B No C C

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 17 Sistema de Control Borroso Dirección (Posición Línea) PotenciaMotorIzquierdo PotenciaMotorDerecho

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 18 Variables de entrada Situación de la línea negra respecto al frente del robot Funciones de pertenencia (Variable lingüística “DIRECCIÓN”

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 19 Variables de Salida R = Potencia a aplicar al motor derecho L = Potencia a aplicar al motor izquierdo Funciones de pertenencia Var. lingüística Potencia Motor Derecho

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 20 Reglas Borrosas Ejemplo: GIRO DIFERENCIAL IF entorno es “difícil” AND dirección es “negativa”(línea-izq) THEN potencia del motor derecho es negativo alto (nh) AND potencia del motor izquierdo es positivo alto (ph)

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 21 Control Borroso Tablas Potencia Controlador Borroso

HISPABOT'03 (Alcalá de Henares) 22 Conclusiones Aplicación práctica de lógica borrosa Implementación sobre un procesador de bajas prestaciones y bajo coste Robustez de funcionamiento Campeón del concurso ALCABOT-2002 Subcampeón del concurso ROBOLID-2003 (Fase clasificatoria de Castilla-León)

UNIVERSIDAD SALAMANCA HISPABOT'03 (Alcalá de Henares)23 µrobot Diego