20/12/2011
Robot
Definició de Robot Màquina electro-mecànica guiada per un ordinador. Robot intel·ligent: robot capaç de realitzar tasques per si mateix o sota la guia d’un usuari. Poden ser: Autònoms o Semi-autònoms Una característica dels robots intel·ligents, és que per la seva aparença o moviments, fan pensar que tenen la intenció de fer les coses per si mateixos.
1
20/12/2011
Aparença dels robots
La forma dels robots depèn de l’ús que se’n fa d’ells.
Aparença dels robots
2
20/12/2011
Aparenรงa dels robots
Aparenรงa dels robots
3
20/12/2011
Funcionament d’un Robot
Per tenir autonomia un robot necessita percebre el seu entorn, prendre decisions i actuar per fer els canvis desitjats.
Necessita de:
Sensors Microprocessador Actuadors
Funcionament d’un Robot SENSORS: dispositius electrònics que li permeten veure, oir, tocar, olorar i tastar. Transformen els estímuls físics (vibracions, ones, etc.) en un senyal elèctric que un ordinador és capaç d’entendre.
Sensor Ultrasònic
Sensor Fotosensible
Vista
Sensor Acústic
Oïda
Sensor Tàctil
Tacte
4
20/12/2011
Funcionament d’un Robot
ACTUADORS: dispositius mecànics que s’utilitzen per moure o controlar un sistema. Són operats per una font d’energia elèctrica (més comuna), neumàtica o hidràulica i converteixen l’energia en moviment.
Motor
Funcionament d’un Robot MICROPROCESSADOR: és un xip que realitza la majoria de les operacions d’un ordinador. Necessita d’una memòria, uns dispositius d’entrada i sortida i un conjunt d’instruccions (programa)
5
20/12/2011
Funcionament d’un Robot
Elements: Sensor Acústic
Oïda Motor
Sensor Tàctil
Tacte
Sensor Ultrasònic
Sensor Fotosensible
Vista
Funcionament d’un Robot
Connexions:
3 ports de sortida (motors), 4 ports d’entrada (sensors) Bluetooth USB
6
20/12/2011
Funcionament d’un Robot
El microprocessador rep la informació que donen els sensors, decideix que fer i envia les ordres als actuadors per que executin l’acció decidida.
Funcionament del Robot (microprocessador) Entrades
Memòria
Sortides
Processador
El Processador executa comandes. La Memòria emmagatzema el programa i les dades. Els dispositius d’entrada transfereixen la informació des del món exterior a l’ordinador. Els dispositius de sortida transfereixen la informació des de l’ordinador al món exterior.
7
20/12/2011
Funcionament d’un Robot (NXT) 3 Sortides per a Motors (A, B, C)
Port de comunicacions USB
Pantalla LCD Botó On/Selecció Botó esquerre
Botó dret
Botó retrocés 4 Entrades de Sensors (1, 2, 3, 4) Processador: 32 bit ARM Atmel AT91SAM256 funcionant a 50 Mhz Memòria: 64K RAM Estàtica, 256K Flash
Funcionament d’un Robot Per prendre les decisions, l’ordinador del robot necessita d’un programa informàtic. Un programa és conjunt d’instruccions escrit en un llenguatge determinat.
8
20/12/2011
Funcionament d’un Robot (programa)
Conjunt d’ordres especificades en un llenguatge de programació.
Modelen un procés real o mental.
En funció de la informació de les entrades, un algorisme determina les accions de sortida.
Funcionament d’un Robot Execució d’un programa en el NXT Escriu el programa en un PC NxtPL)
El converteix a codi de bytes (Programa de texte)
Es descarrega al NXT
SetPower(A,3)
Move X to register 001 1000111...
NXT executa els comandaments
El codi de bytes es converteix en ARM (NXT) comandaments en codi màquina
9
20/12/2011
Sensors
Sensor de llum ď °
Distingeix entre llum i foscor o entre blanc i negre i els valors entre mig (tons de grisos) El que veuen els nostres ulls El que veu el sensor de llum
ď °
Valor de 0 (fosc o negre) fins a 100 (molta llum o blanc brillant).
10
20/12/2011
Sensor de llum
Sensor de llum Format per un LED emissor de llum i un fotodetector Fotodetector més sensible als infrarojos
11
20/12/2011
Sensor de llum
Funcionament
Llum d’ambient
Sensor de llum
Funcionament
Llum reflectida
12
20/12/2011
Sensor de llum
Copyright ©2009 J. Sluka
Sensor de so
Les ones de so entren en el transductor intern del sensor i es transformen en senyal elèctric
13
20/12/2011
Sensor de so
Dóna dos tipus de valors:
dBa, elimina les baixes i altes freqüències dB, no filtra cap freqüència
Sensor de so
Soroll suau
14
20/12/2011
Sensor de so
Soroll fort
Sensor de tacte És un commutador Indica 0 si no està polsat
15
20/12/2011
Sensor de tacte
Indica 1 si està polsat
Sensor d’ultrasons Permet reconèixer objectes, evitar obstacles, mesurar distàncies i detectar moviment Pot mesurar distàncies entre 0 i 2,5 m amb una precisió de ±3 cm Objectes grans amb superfícies dures proporcionen millors lectures
16
20/12/2011
Sensor d’ultrasons
Per determinar la distància mesura el temps (T) que passa des de que emet l’ona d'ultrasò fins que rep la part reflectida (quan rebota en l’obstacle)
La velocitat del so és aproximadament 341 m/s
Sensor d’ultrasons
17
20/12/2011
Servomotor Motor més encoder Permet conèixer quants graus gira el motor amb una precisió de ±1º
Encoder
És un dispositiu que dóna una sortida digital com a resultat del moviment angular o lineal
Fotodetector LED
18
20/12/2011
Encoder
Codificadors incrementals: que detecten canvis en la rotació a partir d’una posició de referència Señal fotointerruptor principal
t Señal índice
t
Encoder Fotodetectores
Fotodetectores
A
A
B B
LED
LED
(a)
(b)
A
A
t B
t B
t
(c)
t
(d)
19
20/12/2011
Encoder
Codificadors absoluts: que donen la posició angular actual Fotodetectores 0000
0001
0011
Fuente de luz (LED) y óptica
Encoder
20
20/12/2011
Servomotor
El motor està controlat per un pont H
Servomotor La velocitat dels motors es controla per modulació PWM (Pulse Width Modulation) Els cicles són de 128μs, 7800 Hz amb el firmware estàndard Amb aquests és controla la potència La velocitat del motor depèn de la potència
21
20/12/2011
Altres sensors
Altres Sensors Giroscopi
Per mesurar o mantenir l’orientació Es basa en el principi de conservació del moment angular L’electrònic mesura l’acceleració angular i integra dues vegades
22
20/12/2011
Altres Sensors Brúixola Per mesurar l’orientació relativa amb els pols magnètics de la terra L’electrònica té dos o més sensors magnètics en quadratura i composa el vector per saber on és el nord
Altres Sensors Acceleròmetre És un instrument electromecànic que mesura les forces d’acceleració Pot mesurar forces estàtiques (gravetat) o dinàmiques (moviment) Permeten saber si el robot està pujant, si cau, si hi ha un element que vibra, etc.
23
20/12/2011
Altres Sensors Sensor de color Permet detectar colors en funció de la longitud d’ona reflectida Distingeix fins a 18 colors. Funciona com els sensor de llum
Altres Sensors Càmera
Processa les imatges en temps real Permet detectar fins a 8 objectes (8 colors definits per l’usuari) a 30fps Té un filtre d’infrarojos
24
20/12/2011
Altres Sensors Vector de sensors de llum
8 sensors amb llum controlada Permet fer el seguiment de línies, trobar patrons de fosc i clar, etc. Porta un bloc PID
25