Introducción a la Robótica M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

Agenda Introducción a la Robótica Descripción del Robot Lego Mindstorms NXT Programación del Robot Lego Mindstorms NXT

¿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.

¿Qué es la IA? “El estudio de cómo lograr que la computadoras realicen las tareas que, por el momento, los humanos hacen mejor.” Rich, Knight, 1991 La rama de la ciencia de la computación que se ocupa de la automatización de la conducta inteligente.” Luger y Sutublfiel, 1993.

¿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

Características de un Robot Diseñados para sustituir al humano en algunas tareas.

Características de un Robot Capaces de actuar en función de la información recibida del mundo real.

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. Características de un Robot

Características de un robot Un robot se debe componer de: Mecanismo para desplazarse Mecanismo para percibir el mundo exterior Mecanismo para interactuar con el entorno

Funcionamiento de un Robot Mecanismo habitual de 3 ruedas: 2 ruedas motorizadas, con motores independientes. 1 rueda “muerta” para soportar el equilibrio.

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.

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.

Funcionamiento de un Robot Inicializar el robot: Situarlo en el mundo. Recibir información por los sensores. Procesar la información recibida. Desplazar/Activar partes del robot.

Problemas Principales de un Robot Localización ¿Dónde estoy? Respuesta de los sensores: ¿Hay cuchara? Respuesta del sistema: ¿Todo ok?

Robot Lego RCX Ejemplos de Robots

Ejemplos de Robots Sony AIBO

Robot Lego Mindstorms NXT 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

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

Sensores Tacto Luz Servomotor Ultrasónico Sonido

Procesador Atmel 32-bit ARM, AT91SAM7S256 256 KB FLASH 64 KB RAM 48 MHz

Coprocesador Atmel 8-bit AVR processor, ATmega48 4 KB FLASH 512 Byte RAM 8 MHz

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).

Motores Contador de rotaciones. Rotación de 360 grados. Las posiciones son relativas. La velocidad máxima es de 200 RPM.

Otras características Utiliza 6 pilas AA. Utiliza cables RJ-12 parecidos a los telefónicos (aplanados). Algunos fabricantes realizan otros tipos de piezas y sensores.

Herramientas de Programación LabVIEW NEXT-G Microsoft Robotics Studio Otras: NXC (and NBC) Robot C pbLua Java

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.

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 Robot

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.

Entorno de Desarrollo Construcción Programación Ejecución

Guía Zona de Programación Bloques Propiedades Entorno de Desarrollo

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.

Programación con NXC Se tienen algunas limitaciones como: No existe pila Memoria Limitada Limitado a 256 procesos (task)

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 ) ); }

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

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