Sesiones Robótica Comunidad de Madrid, UPSAM

Sesión II: Elementos de un Robot

Andrés Prieto-Moreno Torres

Ifara Tecnologías

Profesor asociado UAM

Abr, 2005

ÍNDICE

Introducción

Estructura mecánica

Motores

Electrónica de potencia

Electrónica de control

Sensores

Sesiones Robótica Comunidad de Madrid, UPSAM

Abr, 2005

Jornadas de Robótica UPSAM

Sesiones Robótica Comunidad de Madrid, UPSAM

Abr, 2005

Jornadas de Robótica UPSAM

Sesiones Robótica Comunidad de Madrid, UPSAM

Abr, 2005

Jornadas de Robótica UPSAM

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Abr, 2005

ÍNDICE

Introducción

Robot "Hola Mundo"

Estructura mecánica

Motores

Electrónica de potencia

Electrónica de control

Sensores

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Abr, 2005

Robot "Hola Mundo"

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Abr, 2005

Robot "Hola Mundo"

Electrónica

Programación

Mecánica

Robot

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Abr, 2005

Robot "Hola Mundo"

Sensores

CPU

Motores

Robot

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Abr, 2005

Robot "Hola Mundo"

Escuché y olvidé

Ví y recordé

Hice y comprendí

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Abr, 2005

ÍNDICE

Introducción

Robot "Hola Mundo"

Estructura mecánica

Motores

Electrónica de potencia

Electrónica de control

Sensores

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Abr, 2005

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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Abr, 2005

Mecánica Básica

Ejemplo: Estructura ALF

Permite acoplar dos motores Futaba

a 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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Abr, 2005

Mecánica Básica

b) Aluminio

Barato

Muy resistente

Clonable

Difícil de manejar

Ejemplo: Robot Clónico

Aluminio 1,5mm grosor

Taladros + pliegue

Orugas + ruedas de Nylon

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Abr, 2005

Mecánica Básica

c) PVC Expandido

Barato

Resistente

Clonable

Fácil de manejar

Ejemplo: Robot SkyBot

Metacrilato de 3 mm

Taladros más pegamento

Rueda Loca

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Mecánica Básica

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Abr, 2005

Mecánica Básica

Robot Cube en PVC expandido

Robot Puchobot en aluminio

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Abr, 2005

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 Paso

Motores de CC

Motores de CA

Servomotores

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Abr, 2005

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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Abr, 2005

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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Abr, 2005

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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ÍNDICE

Introducción

Robot "Hola Mundo"

Estructura mecánica

Motores

Electrónica de control

Electrónica de potencia

Sensores

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Abr, 2005

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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Abr, 2005

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

Izquierda

s1, s4 conectados

s2, s3 desconectados

Derecha

s1, s4 desconectados

s2, 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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Abr, 2005

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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Abr, 2005

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.com

Ifara Tecnologías...: http://www.ifara.com

CT293+ ..........: http://www.iearobotics.com/proyectos/ct293/ct293.html

Futabas............: http://www.iearobotics.com/proyectos/cuadernos/ct2/ct2.html

Robot Tritt......: http://www.iearobotics.com/proyectos/tritt/tritt.html

Robot 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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Abr, 2005

2003-04-25T18:22:37