Intro robòtica
-
Upload
yolanda-fort -
Category
Documents
-
view
233 -
download
0
description
Transcript of Intro robòtica
20/12/2011
1
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.
20/12/2011
2
Aparença dels robots
La forma dels robots depèn de l’ús que se’n fa d’ells.
Aparença dels robots
20/12/2011
3
Aparença dels robots
Aparença dels robots
20/12/2011
4
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
Sensor Acústic
Sensor Tàctil
Vista Oïda Tacte
20/12/2011
5
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)
20/12/2011
6
Funcionament d’un Robot
Elements:
Sensor Ultrasònic
Sensor Fotosensible
Vista
Sensor Acústic
Oïda
Sensor Tàctil
Tacte
Motor
Funcionament d’un Robot
Connexions:
3 ports de sortida (motors), 4 ports d’entrada (sensors)
Bluetooth
USB
20/12/2011
7
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)
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.
Memòria
Processador
Entrades Sortides
20/12/2011
8
Funcionament d’un Robot (NXT)
Processador: 32 bit ARM Atmel AT91SAM256 funcionant a 50 Mhz
Memòria: 64K RAM Estàtica, 256K Flash
3 Sortides per a Motors (A, B, C)
4 Entrades de Sensors (1, 2, 3, 4)
Botó retrocés
Botó dret Botó On/Selecció
Pantalla LCD
Port de comunicacions USB
Botó esquerre
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.
20/12/2011
9
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)
Es descarrega
al NXT
NXT executa els
comandaments
El converteix a codi de bytes (Programa de
texte)
El codi de bytes es converteix en
ARM (NXT) comandaments en
codi màquina
Move X to register 001 1000111...
SetPower(A,3)
20/12/2011
10
Sensors
Distingeix entre llum i foscor o entre blanc i negre i els valors entre mig (tons de grisos)
Valor de 0 (fosc o negre) fins a 100 (molta llum o blanc brillant).
Sensor de llum
El que veuen els nostres ulls
El que veu el sensor de llum
20/12/2011
11
Sensor de llum
Format per un LED emissor de llum i un fotodetector
Fotodetector més sensible als infrarojos
Sensor de llum
20/12/2011
12
Funcionament
Llum d’ambient
Sensor de llum
Funcionament
Llum reflectida
Sensor de llum
20/12/2011
13
Sensor de llum
Copyright ©2009 J. Sluka
Les ones de so entren en el transductor intern del sensor i es transformen en senyal elèctric
Sensor de so
20/12/2011
14
Dóna dos tipus de valors:
dBa, elimina les baixes i altes freqüències
dB, no filtra cap freqüència
Sensor de so
Sensor de so
Soroll suau
20/12/2011
15
Sensor de so
Soroll fort
Sensor de tacte
És un commutador
Indica 0 si no està polsat
20/12/2011
16
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
20/12/2011
17
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
20/12/2011
18
Motor més encoder
Permet conèixer quants graus gira el motor amb una precisió de ±1º
Servomotor
Encoder És un dispositiu que dóna una sortida digital com
a resultat del moviment angular o lineal
Fotodetector
LED
20/12/2011
19
Encoder
Codificadors incrementals: que detecten canvis en la rotació a partir d’una posició de referència
Señal fotointerruptor
principal
Señal índice
t
t
Encoder Fotodetectores
LED
A
B
Fotodetectores
LED
A
B
A
B
t
t
A
B
t
t
(a) (b)
(c) (d)
20/12/2011
20
Encoder
Codificadors absoluts: que donen la posició angular actual
Fuente de luz
(LED) y óptica
0000
0001
0011
Fotodetectores
Encoder
20/12/2011
21
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
Servomotor
20/12/2011
22
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
20/12/2011
23
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.
20/12/2011
24
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
20/12/2011
25
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