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ROBOTICA

INTEGRANTES:

Paola Jacqueline Mamani Torrez

Nilda Rebeca Chuquichambi Paxi

Vanessa Mamani Aruhiza

PARALELO: 4to “A”

DOCENTE: Ing. Guillermo Martin Uría Ovando

Universidad Pública y Autónoma de El AltoUPEA

INGENIERÍA DE SISTEMAS

ELECTRONICA BASICA

2014http://electronicaupea.blogspot.com/

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ROBOTICA

Seguidor de Línea

OBJETIVOS:

Al comenzar el proyecto hay que tener unos objetivos fijos para lograr tener u

mayor aprendizaje y son:

a. Construir un robot seguidor de línea, que funcione mediante sensores

usando componentes básicos de electrónica.

b. Obtener un seguidor de línea que siga un camino marcado con líneas

usando solo compuertas lógicas.

c. Conocer más acerca de la robótica, así como analizar las ventajas y

desventajas de los robots, un concepto, las leyes de la robótica, etc.

1. RESUMEN:

En el presente informe se describe el procedimiento que se llevó a cabo para

el diseño y montaje de un carrito seguidor de línea, con todas sus

partes, la elección de sus componentes para su respectivo armado de los

mismos dispositivos utilizados.

También se dará a conocer los materiales para crear un seguidor de línea el

cual es un carro que sigue un alinea que se distingue del entorno y los objetivos

o metas que queremos llegar al terminar este proyecto.

2. INTRODUCCIÓN:

La robótica y la electrónica son áreas importantes en la historia del planeta ya

que en todos los campos nos permite crear una cantidad ilimitada de

aplicaciones prácticas.

En el caso de los seguidores de línea nos permite aproximarnos a la

programación y aplicar la teoría obtenida en clase.

En la electrónica una de las más importantes e interesantes áreas es la de la

ROBÓTICA porque hoy en día tiene una aplicación en casi todos los campos,

porque permite crear una cantidad ilimitada de modelos al igual que una

ilimitada de aplicaciones prácticas. Se puede utilizar en el hogar, en el colegio,

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en la industria, en el comercio, en la investigación, en fin, en todos los campos

del conocimiento y del quehacer humano puede caber una aplicación de la

robótica.

3. MATERIAL Y METODOS

Materiales:

2 Motores dc con caja de reducción 3 Sensores infla rojos Qrd1114 3 resistencias de 330 ohmios,3 de 10 k,1 resistencia de 1 k 1 puente h L293 2 Baterías 9v lm7805 capacitores de 2 capacidad de 100uf 25v 2 7404 negadora Placa 1cristal 4mhz 2 capacitores de 22pf Ruedas Voltímetros Un CD

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a) Descripción:

El diseño es súper simple para montar un rastreador de líneas básico con

sensores CNY70 y componentes electrónicos.

En el esquema mostrado se puede apreciar cómo funciona el circuito, el ledemisor del sensor CNY70 se alimenta a través de una resistencia R1 de 680 Ω,

cuando una superficie reflectante como el color blanco de la superficie por

donde se moverá el rastreador, refleja la luz del led emisor, el fototransistor

contenido en el sensor CNY70 baja su resistencia interna entre Colector y

Emisor con lo cual conduce la corriente que hace que también entre en

conducción el transistor Q1 que estaba polarizado a masa por medio de la

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resistencia R2 de 10 KΩ. Q2 sirve para invertir la señal para que de este modo

se desactive el motor cuando ve blanco y se ponga en marcha cuando ve negro

el sensor, con lo que al activarse Q1 hace que se active Q2 cortando a Q3 con

él, ya que este último estaba activo porque esta polarizado por R3, con lo cual

lo que ha pasado es que la salida del motor se ha desactivado cuando el sensor

a detectado una superficie reflectante, en estado de reposo la salida estará

siempre activa y Q3 conduciendo. Los 2 circuitos se pueden alimentar con 4

pilas normales de 1,5V puestas en serie con lo que se obtienen 6V, dependerá

del consumo de los motores elegir pilas o baterías más potentes.

b) Procedimiento

Montaje: El robot se compondrá de un circuito que podremos hacer fácilmente

con una placa de topos o de prototipos o usando los fotolitos expuestos y este

tendrá dos circuitos exactamente iguales uno para cada sensor-motor e irán

cruzados con lo que el sensor izquierdo actuara sobre el motor derecho y el

sensor derecho sobre el motor izquierdo tal como se muestra en la ilustración.

Los motores tienen que ser de corriente continua para eso hay que fabricar una

reductora si no disponen de ella para mover las ruedas, porque más grandes

sean las ruedas, más velocidad alcanzara el robot, aunque no hay que pasarse

con el diámetro de estas porque si no en las curvas se saldrá de trayectoria,

unos 6 cm. es lo ideal, para el robot.

Los sensores irán dispuestos mirando al suelo y a unos 2 o 3 mm de separación

desde el suelo a la superficie del sensor y la separación entre ambos sensores

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será para que quede dentro de la línea negra que vayamos a usar como

trayectoria. En el montaje se utilizara dos servos trucados de manera que

queden solo los motores CC con la reductora, es decir, sin circuito de control

pero se puede usar cualquier motor de CC de unos 5 o 6 voltios y que no

consuma demasiado para que no se agoten las pilas o baterías demasiado

rápido.

El trazado lo podremos hacer sobre una cartulina blanca y para trazar las líneas

usar cinta aislante negra, tener cuidado en no hacer curvas demasiado cerradas

ya que si el robot es muy veloz (ruedas grandes) se saldrá de la trayectoria por

inercia y al sacar los 2 sensores fuera de la línea no volverá a entrar.

Funcionamiento: Pondremos el robot en la superficie de fondo blanca y lo

alimentaremos, como los dos sensores están activos los motores permanecerán

parados, ahora empujaremos el robot hasta la línea de trayectoria negra, al

entrar uno de los sensores con la línea negra este hará que el motor del lago

contrario empiece a funcionar con lo que el robot entrara por si solo en la

trayectoria, cuando tenga los dos sensores viendo negro los 2 motores estarán

en marcha con lo que el robot avanzara en línea recta, ahora bien si él llega a

una curva y supongamos que el sensor izquierdo sale de la línea negra

entonces provocara que el motor del lado contrario (motor derecho) se

desactiva con lo cual el robot girara a derecha (como un tanque) entrando de

este modo en la línea negra otra vez o el caso contrario pasa lo mismo pero

con el otro motor y sensor.

4. DISEÑO DEL CIRCUITO

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5. ANEXOS

ROBOT (SEGUIDOR DE LINEA)

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6. MARCO TEORICO

a) ELECTRONICA

Es el campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño y

aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo

funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión,

recepción, almacenamiento de información, entre otros. Esta información puede

consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una

pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o

computadora.

b) ROBOTICA.

La robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño,

manufactura y aplicaciones de los robots. La robótica combina diversos

disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia

artificial y la ingeniería de control.

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c) LEYES DE LA ROBOTICA

A lo largo de la historia han surgido leyes para esta ciencia a partir de la

protección de los seres humanos. Las tres leyes de la robótica son un conjunto

de normas escritas por Isaac Asimov, las cuales todo robot debe cumplir, y las

siguientes leyes son:

1. Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser

humano sufra daño.

2. Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano,

excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley.

3. Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no

entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

DIAGRAMA SEGUIDOR DE LÍNEA

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d) COMPONENTES BASICOS DE UN ROBOT

Los robots seguidores de línea (o robots rastreadores) cumplen una única

misión: seguir una línea marcada en el suelo (normalmente una línea negra

sobre un fondo blanco o línea blanca en fondo negro).

Estos robots pueden variar desde los más básicos (van tras una línea única)

hasta los robots que recorren laberintos. Todos ellos, sin embargo, poseen

ciertas partes básicas comunes entre todos, los siguientes son:

Sensores

Un rastreador detecta la línea a seguir por medio de sensores. Hay muchos

tipos de sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, pero los más

comunes son los sensores infrarrojos (IR), que normalmente constan de un LED

infrarrojo y un fototransistor.

Receptor infrarrojo. Este tipo de receptores son la contraparte de los emisores,

encargados de recibir la luz infrarroja y convertirla en un voltaje análogo, estos

cuentan con un filtro de luz de día, por eso es su color aparentemente negro, lo

cual indica que reciben menos interferencia de cualquier fuente de luz externa.

LED Emisor infrarrojo. Este tipo de emisores genera luz en el espacio

infrarrojo, por lo cual no lo podemos ver a simple vista, en la actualidad se

utilizan en la mayoría de aplicaciones de control remoto, porque son baratos y

no le causan daño al usuario, su desventaja es que está restringido a distancias

cortas de trabajo y ángulos predeterminados.

Transistor BC547.

Este elemento consta de tres terminales, es un transistor de uso general el cual

está hecho de silicio y actúa en el robot como interfaz de potencia, es decir,

cuando hay una señal proveniente del amplificador esta dispara a la base de

este transistor y toda la energía de la fuente pasa vía colector emisor hacia los

motores y dependiendo cual es el que tenga señal será el que se active.

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Resistencias.

Las resistencias en cualquier circuito electrónico son de gran utilidad ya que

como se nombre lo indica estas son las encargadas de limitar la corriente que

fluye de la fuente hacia los elementos y así evitar un corto, estas son de un

valor fijo, dependiendo los colores de las franjas que tienen.

Motor Mitsubishi.

Son los encargados del trabajo mecánico del robot, estos motores son de bajo

consumo y encienden depende del voltaje, están enganchados mediante el

termo fijo a la lámina que se adhiere a la placa del robot, mediante estos se le

da orientación y nivelación correcta al robot para que este tenga un óptimo

desempeño.

Potenciómetro de 50 kΩ.

Estos dispositivos en realidad son resistencias variables, de los cuales pueden

haber distintos tipos y valores, dependiendo la aplicación para la que van a ser

usados, en el caso del robot, este elemento marca un voltaje de referencia el

cual es introducido en la entrada no inversor del comparador LM393, y por lo

cual se determina la sensibilidad de nuestro robot.

Circuito Integrado (CI) LM393.

El circuito integrado LM393 es un amplificador operacional doble, el cual está

específicamente diseñado para funcionar como un comparador de alta precisión,

rápida respuesta y bajo consumo, este circuito es el encargado de decidir, cuál

de los motores activar, en base a los estímulos recibidos vía los receptores

infrarrojos, en otras palabras, cambia una señal análoga en una señal de tipo

digital, para el encendido o apagado de los motores.

LM 7805.

El 7805 es un regulador de voltaje positivo fijo, el cual es capaz de entregar

5Volts a la salida con una corriente máxima de primera, normalmente se utiliza

para mantener un voltaje constante independiente del voltaje de entrada, ideal

para aplicaciones dentro de circuitos de lógica combi nacional o micro

controladores.

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Capacitores.

Estos capacitores son del tipo electrolítico, por lo que tienen polaridad, es

decir, un lado positivo y otro negativo, las principales aplicaciones de estos se

dan como filtros de señales, ya sea de audio o para fuentes de alimentación,

para el caso de nuestro robot, estos sirven para limpiar la señal del 7805,

además de almacenar voltaje, para que los dispositivos puedan tomarlo en los

picos que se dan al encender algún motor.

PIN simple.

El PIN simple es un conector ideal para cables, ampliamente utilizado en la

mayoría de dispositivos de computadoras, impresoras y tarjetas electrónicas,

su contraparte es el header hembra.

e) FUNCIONAMIENTO

Todos los rastreadores basan su funcionamiento en los sensores. Sin embargo,

dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser más o menos

complejo

Los rastreadores más simples utilizan 2 sensores, ubicados en la parte inferior

de la estructura, uno junto al otro. Cuando uno de los 2 sensores detecta el

color blanco, significa que el robot está saliendo de la línea negra por ese lado.

En ese momento, el robot gira hacia el lado contrario hasta que vuelve a estar

sobre la línea. Esto en el caso de los seguidores de línea negra, ya que también

hay seguidores de línea blanca.

Las 2 maneras más comunes de armar los rastreadores son: OPAMS, o con

simples transistores (sin necesidad de programar nada). Esto dependiendo de la

complejidad con la que se quiera armar el circuito. Podemos utilizar un pic

16f84 para guarda en el un recorrido de x pista.

El procedimiento que se seguirá es el siguiente:

1.-Creación de las pistas del circuito sobre la placa fenólica. Sobre la placa

fenólica y del lado donde se encuentra el cobre se trazan las pistas según el

circuito con un plumón negro. Una vez hecho esto se vacía el cloruro férrico

sobre un recipiente donde se colocara la placa para poder obtener las pistas

grabadas en cobre.

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2.-Montar los componentes y soldar correctamente. Con la placa fenólica

correctamente grabada y totalmente seca y libre de asperezas, se procede a

montar los componentes uno a uno y soldar correctamente.

Se tiene que tener mucho cuidado con al saldar ya que un error o distracción

puede traer serias consecuencias como posibles cortos o falsos.

3.-Ajuste de motores y engranes. Los motores del robot se ajustaran a los

extremos de una lámina de metal que se pegara a la placa principal.

A cada uno de los motores previamente se les ajusto los engranes que son los

que van a dar la tracción sobre la superficie donde se coloque dicho robot.

La parte de los sensores no es menos importante, se debe tener en cuenta la

distancia entre emisores y receptores, así como la polaridad adecuada en base

al circuito.

Una vez soldadas correctamente todas las piezas se debe colocar la pila de

9Volts, y hay que verificar que los motores giren y en el sentido hacia dentro

del robot. El Prototipo debe colocarse en un lugar plano asegurándose de que

los engranes de los motores toquen totalmente la superficie así como los

alambres que van en la parte frontal.

4.-La elaboración de la pista. Esta fue la parte más sencillo solo se utilizó cinta

de aislar negra y papel cartulina y se diseñó un trayecto cerrado cualquiera.

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7. CONCLUSION:

Se logró el objetivo principal con la realización del proyecto, del robot seguidor

de línea, todo gracias a los conocimientos en la asignatura, para esto se pudo

comprobar que en el caso de los sensores hay que ubicarlos correctamente.

8. BIBLIOGRAFIA:

[1]Titulo: “APUNTES DE ELECTRONICA”. Guillermo Martin, Uría.

Editorial Madrid, 1999.

[2]Titulo: “CIRCUITOS ELECTRONICOS”. Joshep A. Edminister,

1965.

[3]Titulo: “PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA”, Malvino.