Introduccin a la Robtica

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Introducción a la Robótica

• M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

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Agenda

• Introducción a la Robótica
• Descripción del Robot Lego Mindstorms NXT
• Programación del Robot Lego Mindstorms NXT

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Qué es la Robótica?

• Es el área de la Inteligencia Artificial (IA) que
  se encarga de los estudios de los robots.
• La robótica no sólo incluye elementos de IA sino
  también de mecatrónica, computación y otras áreas
  de la Ingeniería.

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Qué es la IA?

• El estudio de cómo lograr que la computadoras
  realicen las tareas que, por el momento, los
  humanos hacen mejor. Rich, Knight, 1991
• La rama de la ciencia de la computación que se
  ocupa de la automatización de la conducta
  inteligente. Luger y Sutublfiel, 1993.

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Qué es un Robot?

• Deriva de la palabra checa robota.
• Literalmente significa esclavitud, servidumbre
  forzada
• Máquina mecánica o autómata capaz de interactuar
  con el entorno y tomar decisiones propias

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Características de un Robot

• Diseñados para sustituir al humano en algunas
  tareas.

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Características de un Robot

• Capaces de actuar en función de la información
  recibida del mundo real.

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Características de un Robot

• Los robots se clasifican según su forma en
• Androides Imitan la forma humana
• Móviles Se desplazan mediante ruedas
• Zoomórficos Con forma de animales
• Poliarticulados Con partes móviles y poco grado
  de libertad.

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Características de un robot

• Un robot se debe componer de
• Mecanismo para desplazarse
• Mecanismo para percibir el mundo exterior
• Mecanismo para interactuar con el entorno

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Funcionamiento de un Robot

• Mecanismo habitual de 3 ruedas
• 2 ruedas motorizadas, con motores independientes.
• 1 rueda muerta para soportar el equilibrio.

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Funcionamiento de un Robot

• Para hacer girar el robot, se modificará la
  velocidad y el sentido del giro de cada uno de
  los motores por separado.
• Se puede captar el entorno a través de los
  sensores del robot
• Choque Detecta colisiones físicas del robot.

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Funcionamiento de un robot

• Sonar Calcula la distancia del robot a otros
  objetos del entorno.
• Infrarrojos Detección de colores, etc.
• Cámaras Obtiene los datos mediante visión.

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Funcionamiento de un Robot

• Inicializar el robot Situarlo en el mundo.
• Recibir información por los sensores.
• Procesar la información recibida.
• Desplazar/Activar partes del robot.

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Problemas Principales de un Robot

• Localización Dónde estoy?
• Respuesta de los sensores Hay cuchara?
• Respuesta del sistema Todo ok?

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Ejemplos de Robots
Robot Lego RCX
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Ejemplos de Robots

• Sony AIBO

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Robot Lego Mindstorms NXT

• Es un Robot construido por la marca de juegos
  Lego.
• Se caracteriza por que este robot se puede armar
  en diversos modelos, además de que es económico
  (250 USD), potente y muy versátil. No es un
  simple juguete.

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Robot Lego Mindstorms NXY

• Ejemplos de Robots

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NXT

• La unidad central de proceso contiene
• 4 entradas (digital y analógica)
• 3 salidas (soporte para los motores)
• Pantalla LCD Monocromática de 100x64 píxeles

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NXT

• 4 Botones de control
• Sonido
• Interfaces USB y Bluetooth

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Sensores
Tacto
Luz
Servomotor
Ultrasónico
Sonido
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Procesador

• Atmel 32-bit ARM, AT91SAM7S256
• 256 KB FLASH
• 64 KB RAM
• 48 MHz

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Coprocesador

• Atmel 8-bit AVR processor, ATmega48
• 4 KB FLASH
• 512 Byte RAM
• 8 MHz

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Comunicación Bluetooth y USB

• BlueCoreTM 4 v2.0 EDR System
• Soporta el Serial Port Profile (SPP) para
  emulación de puertos de comunicación.
• USB 2.0 Full speed com port (12 Mbit/s).

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Motores

• Contador de rotaciones.
• Rotación de 360 grados.
• Las posiciones son relativas.
• La velocidad máxima es de 200 RPM.

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Otras características

• Utiliza 6 pilas AA.
• Utiliza cables RJ-12 parecidos a los telefónicos
  (aplanados).
• Algunos fabricantes realizan otros tipos de
  piezas y sensores.

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Herramientas de Programación

• LabVIEW NEXT-G
• Microsoft Robotics Studio
• Otras
• NXC (and NBC)
• Robot C
• pbLua
• Java

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Programación

• Basado en un ambiente gráfico de desarrollado
  (programación en bloques) desarrollado por
  National Instruments los desarrolladores de
  LabView.
• Permite el desarrollo rápido de aplicaciones.
  Útil para niños.

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Programación

• Está muy limitado para realizar programas más
  complejos, por lo que se utilizan otros entornos.
• A continuación se listan los pasos para programar
  una aplicación en este Robot

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Programación

• Se arma el modelo de robot (se pueden seguir los
  pasos indicados en la guía o se desarrolla por
  cuenta propia).
• Se realiza la programación en bloques.
• Se baja el programa al Robot

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Programación

• Se corre el programa en el Robot y se ven los
  resultados obtenidos.
• No se cuenta con un emulador para probar los
  desarrollos lo que dificulta un poco el proceso
  de desarrollo.

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Entorno de Desarrollo
Construcción
Programación
Ejecución
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Entorno de Desarrollo
Guía
Zona de Programación
Bloques
Propiedades
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Otros entornos

• NXC (Not eXactly C) es un lenguaje similar NQC,
  el cual es la forma más popular de programar el
  RCX. Está basado en el ensamblador NBC (Next
  Byte Code).
• RobotC es un entorno no gratuito desarrollado por
  CMU.

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Programación con NXC

• Se tienen algunas limitaciones como
• No existe pila
• Memoria Limitada
• Limitado a 256 procesos (task)

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Programación con NXC

• include "NXCDefs.h
• task main()
• SetSensor( IN_1, SENSOR_TOUCH )
• while( true )
• if( Sensor( IN_1 ) )
• PlayToneEx(440, 100, 3, false)
• TextOut( 0, LCD_LINE1, "TOUCHING!")
• while( Sensor( IN_1 ) )

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Programación con NXC

• TextOut( 0, LCD_LINE1, "---------")
• while( !Sensor( IN_1 ) )

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Preguntas, dudas y comentarios?