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Microcontroladores en robótica móvil




Enviado por Pablo Turmero



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    Objetivos Ver la integración del microcontrolador en la
    Robótica Móvil Exponer ejemplos concretos de Robots
    Móviles con los PIC16F87x Dar una visión general
    sobre la construcción de Robots Móviles Describir
    las principales características de la Robótica
    Móvil

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    Los microcontroladores Pic16F87x ¿Qué es un
    microcontrolador? Microcontrolador (µC): Dispositivo
    integrado que incluye un microprocesador, memoria y dispositivos
    periféricos (dispositivos de ENTRADA/SALIDA, convertidores
    A/D, puerto de comunicación, etc.). Los PICS son
    microcontroladores de la casa Microchip.

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    Los microcontroladores Pic16F87x Comparativa de los modelos

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    Los microcontroladores Pic16F87x Características
    especiales Todos los PIC16F87X tienen una serie de elementos
    integrados, pensados para minimizar el coste de un diseño
    al eliminar componentes externos discretos. Los elementos son: 1.
    Oscilador 2. RESET 3. Varios niveles de interrupción 4.
    Temporizador Watchdog 5. Instrucción SLEEP 6.
    Protección de código 7. Circuitería de
    programación serie 8. Comunicación serie

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    Los microcontroladores Pic16F87x Características
    especiales RESET Podemos distinguir entre varios tipos de RESET:
    Por conexión de alimentación Activación del
    pin de Reset   Reset provocado por el Watchdog   Reset
    provocado por una caída del voltaje Temporizador Watchdog
    (WDT) No requiere componentes externos No se deshabilita en modo
    SLEEP  Habilitación mediante la palabra de
    configuración Las instrucciones CLRWDT y SLEEP ponen a
    cero el WDT

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    Los microcontroladores Pic16F87x Características
    especiales SLEEP Modo bajo consumo ejecutando la
    instrucción SLEEP. Se sale del modo bajo consumo mediante:
    Reset externo (#MCLR) Desbordamiento del WDT Interrupciones si
    están habilitadas La primera condición causa un
    Reset del dispositivo. Las demás lo despiertan y continua
    la ejecución donde se había parado

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    Los microcontroladores Pic16F87x Influencia de las
    características especiales de los PICS en los Robots
    Móviles SLEEP Modo bajo consumo SLEEP, nos permite reducir
    el consumo energético del robot con lo que podemos ampliar
    su alcance. WATCH DOG Este timer lo aplicaremos como medida de
    seguridad en el caso de colapso. PWM El pulso de amplitud
    modelada nos permite controlar los motores paso a paso del Robot
    Móvil.

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil Listado de Robots con el PIC XPLORER-DETECTOR DE
    MINAS ANTIPERSONALES SCRATCH ROBOT EXPLORADOR ARAÑA
    PLATAFORMA SUBACUÁTICA ROBOT PIONERO 1B PUÑALADA
    AMARILLA GOS7 MICRO ROBOT "VOYAGER" ROBOT SUMO”
    MAMPO”

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil XPLORER-DETECTOR DE MINAS ANTIPERSONALES El robot es
    dirigido mediante radio frecuencia. Control mediante PC, procesa
    las imágenes enviadas por el robot y monitoriza el estado
    del sensor de minas. El operario dirige remotamente al robot. Al
    detectar una mina se deshabilita el control remoto y coloca un
    detonador. El robot se puede desplazar sobre 3 ejes: X,Y y uno de
    rotación sobre si mismo.

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil Características técnicas Robot:
    Microcontrolador: PIC 16F873 Sistema motor: Dos servomotores.
    Lanzador detonador: Motor (vibrador de móvil). Sensores:
    Cámara C-MOS B/N. Sensor de temperatura: LM335. Detector
    de metales. Voltaje batería motores. Voltaje
    batería lógica. Control remoto: Módulo FM
    Aurel. Módulo Vídeo Aurel. El robot está
    gobernado por un microcontrolador (PIC16F873), el cual se encarga
    de gobernar motores, sensores, módulo de RF…

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil PLATAFORMA ROBÓTICA SUBACUÁTICA
    Estructura: Existe una tendencia creciente por emular las
    características de los animales para mejorar la eficiencia
    de los sistemas de robots actuales. El área de
    vehículos subacuáticos hace incursión en
    esta tendencia imitando formas de animales acuáticos y
    recientemente, imitando su forma de propulsión. La
    plataforma robótica tiene una apariencia similar a la de
    una raya, un cuerpo rígido y una aleta flexible que le
    permite propulsarse para avanzar y girar.

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil Características técnicas Robot: •
    Sistema estructural Hace referencia a la recámara
    impermeable, forma hidrodinámica y el lastre que
    posibilita su inmersión. • Sistema mecánico
    Genera el movimiento de la aleta flexible. Dos motores DC y un
    arreglo de piñones que reducen su velocidad y aumentan su
    fuerza, el motor de propulsión gira, causando el aleteo de
    la cola, y el de giro toma una posición que define la
    orientación de aleteo. • Sistema electrónico
    Microcontrolador PIC16F873, dos acelerómetros ADXL202, dos
    drivers TEA3717 para los motores, y un arreglo de pares
    emisor-receptor de infrarrojo. El arreglo de infrarrojos permite
    conocer la orientación de la cola y el número de
    aleteos realizados.

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil GOS7 La forma de GOSSET es una copia
    biomimética de un pequeño perro y se inspira en el
    comportamiento canino. Dispone de cuatro patas articuladas para
    desplazarse y de una cabeza con boca articulada y una cola
    móvil para fomentar la interacción emocional con
    las personas. El robot GOS7 esta programado para que responda
    delante ciertas perturbaciones. El diseño de la pierna
    tiene dos grados de libertad: – la rodilla es de rotación
    libre aunque tiene un tope en la parte delantera – la
    rotación de la cadera se controla mediante un servo. El
    PIC 16F876 controla el moviento del GOS7.

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil Características técnicas Robot PIC
    16F876 Sensores de proximidad por infrarrojos Sensores de
    movimiento por infrarrojo Sensores de contacto
    (electromagnéticos) Sensores de fuerza Siete servos de
    diferente tamaño y par Batería de 4,8V (1.300 mAh)
    NiCd Robot: 1.100 gramos Baterías: 190 gramos

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil Otros modelos: SCRATCHI: formado por una placa de
    circuito impreso sobre la cual va acoplado un PIC16F873 que
    recibe información de los sensores y que está
    programado para dar las ordenes necesarias de movimiento a los
    servomotores en cada momento. ROBOT EXPLORADOR ARAÑA
    envía las imágenes por radiofrecuencia a un
    monitor. El control de las patas utiliza cuatro placas
    controladoras. Cada una tiene un PIC 16F873-04/SP. Pic master y
    tres slaves. El master controla a los slaves y cada uno de los
    slaves dos de las patas. “MAMPO” para participar en
    pruebas de sumo. La placa de control gobernada por dos PIC, un
    16F876, y otro 16F872. El PIC16F876 se ha elegido por su
    fácil programación y versatilidad, trabajando en
    paralelo con el PIC16F872.

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    Aplicación del Pic16F87x en la Robótica
    Móvil Otros modelos PIONERO 1B diseñado con
    características de autonomía, programabilidad y
    disparo de objetos. El microcontrolador PIC 16F877 trabaja como
    sistema de control del robot. VOYAGER diseñado para seguir
    una línea marcada en el suelo y recorrer ésta misma
    con el menor tiempo posible. El robot es controlado por un
    PIC16F874 PUÑALADA AMARILLA es una estructura realizada en
    planchas de PVC a la que va atornillada la placa base en la que
    se aloja el PIC 16F876 y los diversos conectores para la
    colocación de los sensores. El PIC controla el movimiento
    del robot.

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil
    Evolución del proceso de diseño y
    construcción. Para analizar la estructura de un Robot
    Móvil podemos utilizar la siguiente clasificación:
    Nivel físico Nivel de reacción Nivel de Control
    Nivel de Inteligencia Nivel de Comunidad Nivel de
    Cooperación

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil Nivel
    físico: A la hora de elegir un motor para aplicaciones de
    Robótica Móvil, debemos tener en cuenta que existen
    varios factores como son la velocidad, el par, el frenado, la
    inercia y el modo de control. Según la aplicación
    podemos escoger entre: Motores de corriente continua Motores de
    corriente continua con reductores Servomotores

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil Motores de
    corriente continua: Los más económicos son los que
    se utilizan en algunos juguetes, pero tienen el inconveniente de
    que su número de revoluciones por segundo (RPS) es muy
    elevado.

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil Motores de
    corriente continua con reductores: Disminuyen la velocidad, le
    dan más potencia al Robot para moverse, y proporcionan un
    buen par de arranque.

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil Servomotores:
    Como los que se usan en modelismo y radiocontrol. Se trata de
    unos motores con un circuito electrónico. Cumplen unas
    características que les hacen idóneos para la
    construcción de Robots, tales como un buen par de salida,
    potencia suficiente para trasladar objetos o una batería,
    baja inercia, son capaces de mover 3,5 Kg/cm, incluyen multitud
    de accesorios para poder fijar a una estructura plana (al ir
    dentro de una carcasa de plástico rectangular con soportes
    para fijar los tornillos).

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil Estructura: E.
    Fischertechnik E. Mecano E. Lego

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil
    Tracción del Robot utilizando ruedas: Dirección
    Diferencial Estructura de triciclo Estructura de coche Estructura
    independiente

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil Movilidad de
    la estructura: Movimiento hacia atrás Movimiento hacia
    delante Movimiento de giro a la izquierda Movimiento de giro a la
    derecha

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    Estructuras y componentes de un Robot Móvil
    Relación de materiales para la construcción de la
    estructura de un Robot Móvil:

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    Conclusiones Hemos podido observar parte del amplio campo de la
    Robótica Móvil Importancia del microcontrolador en
    la Robótica Móvil Ampliación de
    conocimientos de otras materias Seria interesante introducir esta
    materia en el temario de la especialidad

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