Diseno E Implementacion De Un Robot Didactico Para Resolucion De Laberintos

osorn et. al. (2013) Dise – no e Implementaci on de un Robot Dic] • actico para Resoluci ‘ on de Laberintos sandra P. OSORIO, Luisa A. ALVANEZ, Manuel J. BETANCUR Universidad Pontifici Colombia. sandrapatricia. oso rio If, , Resumen: En este tra de dise- no mec anlco, electr• PACE 1 or20 – 1, Medell»ln, ipci on del proceso onico y de software del sistema rob’ otico Omicron, con el cual se busca solucionar tres tipos de laberintos.

Se describe cada una de las etapas por las que se pas ‘o hasta la obtenci ‘ on de un disposltivo que cumpliera las especificaciones de robustez, reprogramabilidad y f’ acil manejo que se requer ‘ lan. Tambi • en se explica en que consiste el software para facilitar la reprogramaci ‘ on del robot: OmicronTool, as ‘l como una descripci ‘ on de los algoritmos finally, a description of implemented algorithms within the robot for maze solving is made. Keynnords: Education, Robotics. 2013-07-17, 2013-11-14 Escuela de ngenier’ las, Fac. de Ing. El’ ectrica y Electr• onjca (IEE) Universidad Pontificia Bolivariana Osorio et. l. (2013) 2 INTRODUCCION El semillero del Grupo de Autom atica y Dise- no A+D de la Universidad Pontificia Bolivariana (UPB) viene realizando desde el no 1999 la Olimpiada Rob otica A+D, la cu al re une a studlantes y aficionados de todo el pa ‘ para concursar en las diferentes categor» las. Espec ‘ Ificamente, este trabajo de grado tiene como objetivo dise- nar e implementar un robot recolector robusto capaz de resolver laberintos de forma 2 OF diferentes categor• las de laberinto y de los circuitos electr onicos. Por u Itimo se presentar’ a el software desarrollado para la categor• la de laberinto experto. . ESTADO DEL ARTE Los AGV son dispositivos aut onomos capaces de guiarse por distintos entornos de forma autom atica. El primer robot m’ ovil, Electro-Light-Sensitive Internal-External (ELSIE), se cre • o en Inglaterra en 1953. Mediante una realimentaci’ on mec anica, Escuela de ngenier’las, Fac. de Ing. El’ ectrica y Electr’ este robot segu la una fuente de luz sin ning• un otro tipo de inteligencia incorporado [1 Hasta la fecha se han desarrollado una gran variedad de robots m oviles, dise- nados para realizar distintas labores, a continuaci on se mencionan algunos casos de exito: Robots industriales.

En 1988, la empresa Clanning Equipments fabric o el Robokent, para labores de limpieza en espacios amplios, siendo • este el robot industrial de m as » exito en Norteam erica para la epoca [21. Actualmente, la empresa ROBOT trabaja en ir mejorando cada vez m as su robot aspi rador Roomba creado en e navegaci ‘ on y ubicaci ‘ on por sonar, y sensores de ultrasonido para detectar obst’ aculos [2]. Investigaci on espacial.

En 1974 la NASA Inicia un programa para la creaci ‘ on de plataformas capaces de reconocer ambientes donde el hombre no puede llegar, es as como surgi o Mars Rover, que tiene un brazo mec anico, c’ amaras, un l’ aser, y una ujula girosc ‘ opica para localizarse Actualmente desarrollan, junto con General Motors, a Robonaut2 (R2), un robot astronauta que tiene la apariencia de humanoide de la cintura ara arriba, es manipulado a distancia y sus manos le permiten hacer labores de precisi ‘ on- Seguridad.

La empresa Demming Mobile Robotics cre ‘ o el robot de seguridad Denning Sentry, el cual detecta intrusos y patrulla en cualquier instalaci’ om Al detectar que sus bater• las se est an agotando, se dirige ‘ el s olo a la estaci’ on de carga. Latin America robotics Competition (LARC). Fue llevada a cabo en per u del 21 al 27 de Octubre del 2013. Incentiva a estudiantes de pregrado y post grado a pr rototipos 4 de robots en la soluci» on reas [10] . nos, y en cada versi on el reto que deben afrontar los participantes cambia [4].

En us inicios, la competencia consist ‘ la en que los robots deb lan resolver un laberinto y recoger dos pelotas de tenis para depositarlas en el lugar definido como la meta. De ah que La categor’ la de laberinto de la Olimpiada Rob’ otica A+D se haya basado en esta competencia [5]. Micromouse. Consiste en crear peque nos robots que resuelven un laberinto espec ‘ Ifico en el menor tiempo posible. Un robot que participe en este concurso es denomnado micromouse[6]. Se han celebrado desde 1979 y se llevan a cabo pa ‘ Ises de todo el mundo.

Dos de las m as importantes son: All Japan Micromouse Contest, IEEE Micromouse competition y Robot al parque. Se lleva a cabo en Bogot a desde hace ocho nos, busca convocar a la comunidad acad ‘ emica del a ‘ rea de la ro b otica a resolver los problemas presentados por el comit ‘ e organizador [91. Escuela de Ingenier’ las, Fac. de Ing. El’ onica (IEE) Robots de resoluci on de laberintos A nivel mundial, las compe plican la creaci s OF realizando desde hace muchos a- nos.

Casos como el robot Caterpillar [1 1], que ha participado en la Olimpiada Rob otica A+D, ha sido un caso de estudio para este trabajo debido a su excelente desempe – no. Caterpillar fue construido con l’ aminas de acr ‘ llico, y posee un mecanismo tipo pala para la recolecci n de pelotas de tenis de campo. Tambi ‘ en a nivel nacional, Cubas et al. [12] desarrollaron dos robots que cumplen objetivos similares a los de este prototipo .

Y Mercaba [1 3], que por m as de 11 a- nos ha ido evolucionando y obteniendo m ultiples m’ eritas por su buen desempe- ARQUITECTURA DE CONTRO Ollero [14] propone ciertos requerimientos generales para arquitecturas en rob ‘ otica: Aspectos como la programabilidad, grado de autonom ‘ la y fiabilidad son de vital importancia en este proyecto, ya que este robot es una plataforma educativa, por lo que debe poder resolver por s’ I mismo distintos casos de 4 n mismo tipo de problema a criterio del usuario de manera satisfactoria, adem 6 OF as debe ser robusto tanto como Movimientos Planeador de rutas de escape Sensores Monitor de ruta Sensores de cruces Arquitectura Implementada Uno de los muchos tipos de arquitectura de control es la descentralizada, en donde las tareas del sistema son llevadas a cabo por m odulos, que se comunican entre s’ I seg un lo requieran, y se define la periodicidad con la que se realizan estas interacciones [14]. Se implement o este tipo de arquitectura debido a que el robot tendr’ a tareas que ser • an mucho as frecuentes que otras, y la comunicaci n entre funciones a seg un se requiera, no hay un m odulo general que posea toda la informaci ‘ on y se encargue de sincronizar a los dem ‘ as. En la Figura 1 se puede ob itectura implementada para este proyecto. PC Autocompletado de labenntos Controlador de motores Encoders Motores Frecuencia de ejecución Menor distancia y presencia Recolección y depósito de pelotas Media Servomotores Mayor Actuadores Figura 1 . Arquitectura Implementada 4. 1.

Sistema de locomoci ‘ material m’ as adecuado es el acr’ ‘lico, debido a que es r’ Igido, liviano y de f’ acil manejo. En la Flgura 4 se puede observar la segunda versi n de Omicron implementada f’ Isicamente y modelada en 30 con sus dimensiones. Los elementos del dise – no mec ‘anico logrado que vale la pena resaltar son principalmente: su modularidad, al ser armable y desarmable gracias al uso de pernos y tuercas para la sujeci ‘ de piezas; distribuci on estructural por niveles; compartimiento para bater’ la que facilita la remoci’ on de esta para los procesos de carga y reemplazo; mecanismos simples para recolecci on y dep osito de pelotas.

Chasis del Robot Para que la estructura mec anica presente un buen desempe se debe escoger adecuadamente los materiales a emplear. Es or esto que con base en lo encontrado durante la revisi ‘on del estado del arte acerca de robots similares se determin o que el 4. 3. Mecanismos de recolecci ‘ Ony dep osito de pelotas. un conocimiento global de la posici ‘ on en la que se encuentra. Para la detecci » on de la l’ Inea negra que gus la al robot, se usaron seis sensores de proximidad infrarrojos de corto alcance. Para la navegaci ‘ on se instalaron dos sensores de distancia infrarrojos autorreflex laterales y uno frontal, adem as, dos sensores de proximidad para la lectura de los encoders.

Finalmente se implement’ o un sensor optico tipo barrera para a detecci on de pelotas. Cabe resaltar la importancia de los sensores de distancia (encoders), ya que de estos depende la correcta ubicaci ‘ on del robot. La expresi’ on el torque adecuado y permite un control de posici ‘ on preciso. El mecanismo de dep osito de pelotas est» a conformado por una plataforma rotatoria, cuyo movimiento es generado por una palanca acoplada a un servomotor similar al de la pala. El sistema de dep osito se dise- o para liberar las pelotas por la parte frontal, y as evitar el giro de 1800 antes de llegar a la meta. – ELECTRONICO DISENO 5. 1. Sensores Omicron