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Sesiones Robótica Comunidad de Madrid, UPSAM
Sesión II: Elementos de un Robot
Andrés Prieto-Moreno TorresIfara Tecnologías
Profesor asociado UAM
Abr, 2005
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ÍNDICE
Introducción
Estructura mecánica
Motores
Electrónica de potencia
Electrónica de control
Sensores
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Jornadas de Robótica UPSAM
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ÍNDICE
Introducción
Robot "Hola Mundo"
Estructura mecánica
Motores
Electrónica de potencia
Electrónica de control
Sensores
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Robot "Hola Mundo"
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Robot "Hola Mundo"
Electrónica Programación
Mecánica
Robot
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Robot "Hola Mundo"
Sensores
CPU
Motores
Robot
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Robot "Hola Mundo"
Escuché y olvidé Ví y recordé Hice y comprendí
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ÍNDICE
Introducción
Robot "Hola Mundo"
Estructura mecánica
Motores
Electrónica de potencia
Electrónica de control
Sensores
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Mecánica Básica
a) Reutilización de Juguetes● Barato● Familiaridad● Difícilmente clonable● Puede llegar a ser complicado● Frágil
Alternativas:● Usar piezas de juguetes● Piezas de Aluminio (Metal)● Piezas de PVC Expandido (Plástico)
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Mecánica Básica
Ejemplo: Estructura ALF
Permite acoplar dos motores Futabaa una estructura de LEGO.
Sencilla, Barata y Robusta
● Varillas roscadas de 4mm: - dos de 8cm - una de 10cm
● 20 Tuercas● Piezas de Lego Technic ( Clonable ? )
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Mecánica Básica
b) Aluminio
● Barato● Muy resistente● Clonable● Difícil de manejar
Ejemplo: Robot ClónicoAluminio 1,5mm grosorTaladros + pliegueOrugas + ruedas de Nylon
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Mecánica Básica
c) PVC Expandido
● Barato● Resistente● Clonable● Fácil de manejar
Ejemplo: Robot SkyBotMetacrilato de 3 mmTaladros más pegamentoRueda Loca
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Mecánica Básica
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Mecánica Básica
Robot Cube en PVC expandido Robot Puchobot en aluminio
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ÍNDICE
Introducción
Robot "Hola Mundo"
Estructura mecánica
Motores
Electrónica de potencia
Electrónica de control
Sensores
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Motores
Dispositivo que recibe energía eléctrica y proporciona energía mecánica
Tipos principales:
Motores Paso a PasoMotores de CC Motores de CAServomotores
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Motores Paso a Paso
Tipo de motor cuya principal característica es que su eje se mueve a saltos
● Son precisos● Revolución contínua● Pesados, alto consumo y poca fuerza● Señal de control especial
a a b b + - + -+ - - +- + - +- + + -
● Con un micro es fácil generar la señal de control
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Motores de Corriente Continua
Tensión de alimentación CC. Motor cuyo eje se mueve de forma continua
● Revolución contínua● Menos consumo que PP pero también menos fuerza● Necesitan circuito de realimentación para aplicaciones de control ● Muy fáciles de controlar, solo dos hilos de control● Los hay en tamaño micro
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Motores de Corriente Alterna
Tensión de alimentación CA. Motor cuyo eje se mueve de forma continua
● Revolución contínua● Aplicaciones industriales de gran potencia.● Alto "par" de salida● Muy grandes● Gran potencia de entrada
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Servomotores
Motor de CC cuyo eje se mueve de forma continua entre dos extremos
● Ángulo de giro de unos 180 grados● Control de posición interno● Reductora incorporada● Reducido coste● Aplicaciones de aeromodelismo y robots articulados
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Servomotores
Control por PWM: Cambiando la anchura de la señal se consigue que se posiciones en un punto u otro
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Servomotores
● Los servos tienen 3 pines● Masa● 5v● Señal de control: Por donde se
introduce la señal PWM
Utilizando un microcontrolador es muy fácil generar señales PWM
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Modificación Servos
Servomotor Futaba adaptado:● Bajo precio ● Buen par de salida● Fácil adaptación a estructuras
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Introducción
Robot "Hola Mundo"
Estructura mecánica
Motores
Electrónica de control
Electrónica de potencia
Sensores
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Electrónica de control:
● Será el cerebro de nuestro robot. Se encargará de:● Generar señales de control de motores● Leer estado de sensores● Tomar las decisiones
● Muchas alternativas● electrónica sin micro -> anticuado● microcontroladores de 8 bits● micros de 32 bits (placas PC104, MiniITX, ... )● Uso de FPGAs
Electrónica de control
CPU
Sensores
Motores
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● Placa con Microcontrolador de 8 bits● Microcontrolador PIC 16F876 (4€)● Programación en Ensamblador
Control 8 servos
Led pruebas
Pulsador Pruebas
ICD2
Puerto Serie
Puerto programacion
Puerto A Reset
Puerto C
Puerto B
Electrónica de control
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Electrónica de control
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● Microprocesador 486 a 133Mhz● Programacion en C● SO Windows o Linux● Precio alrededor de los 300 €● Entorno programación complejo● Necesaria electrónica auxilar● Gran capacidad de procesamiento
Electrónica de control
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Robot "Observer"
Camara con Pan & Tilt
Radio Modem
Electronica
Servomotores
Transmisor de Video
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Software de control
El robot puede estar conectado con un PC remoto, para realizar tareas más complejas o para ser supervisado por un operador.
Podemos transmitir video para ver lo que ve el robot, ...
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Software de control
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Introducción
Robot "Hola Mundo"
Estructura mecánica
Motores
Electrónica de control
Electrónica de potencia
Sensores
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Electrónica de potencia:
Los motores necesitan una corriente elevada que no puede ser suministrada por la electrónica de control. Es decir los pines de salida de los micros anteriores no son capaces de hacer girar a un motor.
La electrónica de potencia se encarga de adaptar las señales de control a los niveles efectivos para mover los motores.
Además puede hacer parte del trabajo de la CPU y simplificar los programas de control
Electrónica de potencia
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● Circuito Puente H● Permite controlar la dirección de giro de un motor● Separa las señales de control de la CPU de las entradas del motor
Electrónica de potencia
M
VCC
GND
s1
s2
s3
s4
Izquierdas1, s4 conectadoss2, s3 desconectados
Derechas1, s4 desconectadoss2, s3 conectados
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● Tarjeta CT293 o equivalente● Driver de Potencia 293 ● Mueve dos motores de 1 Amperio
Electrónica de potencia
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● Control de aceleración, velocidad● Bus I2C para comunicación con CPU● Mueve un motores de 10 Amperios
Electrónica de potencia
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ÍNDICE
Introducción
Robot "Hola Mundo"
Estructura mecánica
Motores
Electrónica de control
Electrónica de potencia
Sensores
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Simples● Lectura de temperatura con PTR● Potenciómetros (posición eje motor)● LDR (intensidad de luz)● Infrarrojos (CNY70)
Con tener un conversor A/D basta para su procesamiento.
Sensores
Los sensores son los dispositivos electrónicos que permiten obtener la información del mundo exterior que rodea al robot.
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Complejos● Brújulas● Detección de obstáculos● Información de motores● Aceleración● Inclinación● Presión
Sensores
Suelen llevar electrónica incorporada y la comunicación con la CPU se hace mediante un protocolo específico
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IEARobotics..........: http://www.iearobotics.comIfara Tecnologías...: http://www.ifara.com
CT293+ ..........: http://www.iearobotics.com/proyectos/ct293/ct293.htmlFutabas............: http://www.iearobotics.com/proyectos/cuadernos/ct2/ct2.htmlRobot Tritt......: http://www.iearobotics.com/proyectos/tritt/tritt.htmlRobot Cube.....: http://www.iearobotics.com/personal/juan/doctorado/cube-reloaded/Robot Pucho...: http://www.iearobotics.com/personal/andres/proyectos/pucho/pucho.html
Observer.........: http://www.ii.uam.es/~mecatron/index.php3?seccion=4&pagina=6
Jornadas de Robótica
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