SlideShare una empresa de Scribd logo
6
Lo más leído
8
Lo más leído
9
Lo más leído
1
Resumen— A partir de la realización del segundo concurso
interno de robótica, realizada en la Universidad de
Cundinamarca, y la elaboración de este proyecto para el núcleo
temático de maquinas eléctricas, se efectúo el presente trabajo, el
cual muestra como se diseño e implemento el robot sumo
“cronos” teniendo en cuenta que estableceremos los parámetros
de diseño impuestos por la competencia de robot-sumos de 3kg y
los objetivos implantados por los participantes de este mismo
proyecto.
La realización de este segundo concurso interno de robótica, está
hecho con el fin de promover la asimilación de nuevas tecnologías
y fomentar el desarrollo regional, puesto que esto genera que
haya investigación acerca de esta rama que es la robótica. Dado
el conocimiento de los parámetros y restricciones que nos da a
conocer el concurso, es necesario que nosotros adoptemos una
serie de pasos de planificación para que este proyecto tenga un
éxito total, y así tratar en lo posible disminuir las limitaciones que
el proyecto nos da establecer durante su implementación.
I. INTRODUCCIÓN
L hombre como ser racional ha estado buscando las
herramientas para facilitar la realización de sus labores
diarias las cuales contribuyen desarrollo de sí mismo,
desde la época de los griegos con Herón de Alejandría
(85 d.c.) [1] y sus maquinas animadas , hechas con poleas y
elementos hidráulicos, hasta la actualidad, con la
automatización industrial , se han ido buscando los principio
físicos y las herramientas matemáticos que puedan desarrollar
sistemas dinámicos para que pueda cumplir con las labores
que el hombre tiene que realizar, y ese es el objetivo principal
de la robótica, es por ello que ha sido necesario implementar
un robot automatizado que pueda cumplir con funciones
básicas, que nosotros queremos generar y establecer en el
prototipo con el fin de obtener conocimientos teóricos y
prácticos con el área en relación.
La robótica es la rama de la inteligencia artificial que estudia
los sistemas automáticos capaces de establecer una interacción
directa con el mundo físico.
Existen dos grupos de robots los robots fijos y los robos
móviles. Los robots fijos se utilizan en la industria para llevar
al cabo tareas peligrosas (soldadura de chasis o pintura de las
carrocerías en una fábrica de coches). Los robots móviles se
emplean para transportar cargas desde cadenas de fabricación
hasta los almacenes) o incluso para transportar el correo
dentro de las oficinas.
La tarea fundamental de los robots móviles es el
desplazamiento en un entorno conocido o desconocido. Por
tanto, es necesario conocer la posición del robot en su
universo de manera precisa o relativa según sea el caso [2].
II. PARAMETROS DE DISEÑO
Los parámetros de diseño para la construcción, del robot
sumo, son dados por el reglamento del concurso, entre las
características de mayor relevancia se destacan:
Los Sumo robots son autónomos en cuanto a
propulsión y control
Un peso de 3 kilogramos o menos
Los robots sumos no debe exceder una determinada
anchura y profundidad, 20 cm por 20 cm.
El sumo debe empezar a actuar pasado 5 segundos
de el inicio
III. OBJETIVOS DE UN ROBOT SUMO.
Debido a que el sumo debe ser autónomo en cuanto a
propulsión y control, el robot tendrá como objetivos.
General
Mantenerse en una plataforma circular elevada, la
cual está compuesta por una superficie negra
bordeada por un borde blanco.
Detectar y atacar al oponente para sacarlo del anillo
de juego.
Específicos
Tener la fuerza suficiente como para mover 15 Kg
Detectar al enemigo en un ángulo de 360º y a una
distancia mínima de 1 metro
IV. DIAGRAMA DE BLOQUES.
Para el complimiento de los objetivos generales, el robot
sumo deberá estar compuesto, por tres bloques principales, tal
como se ve denotado en la figura.1.
Elkin Fabián Cedeño Chala, Edgar Julián Prieto Riveros, Jeison Eduardo Rodríguez Caro, Cristhiam Fabián Rodríguez Nieto
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN
ROBOT SUMO DE 3Kg
(Junio 2011)
E
2
Fig.1. Diagrama de bloques general del sistema ―Robot Sumo‖
A su vez cada sub sistema está compuesto por otros sub
sistemas.
V. SENSORES
La sensorica implementada para el robot sumo, básicamente
consta de dos elementos, por un lado el sensor de ubicación, el
cual indica en que región de la pista se encuentra ubicado el
sumo, el por otra parte el sensor de detección.
Fig.2. Diagrama de Bloques de los sensores.
SENSORES DE UBICACIÓN
Los sensores de ubicación son lo que me darán la información
sobre la posición del robot en el anillo de juego, debido a que
el anillo de juego está compuesto por una superficie negra,
bordeada por una línea blanca, tal como se ve en la figura 3, se
pueden puede analizar que el sensor necesario para la
ubicación es un sensor que tenga la capacidad de distinguir
entre el blanco y el negro, y uno de los sensores más comunes
y económicos del mercado es el CNY70.
Fig.3. Anillo de juego del robot sumo[3]
SENSOR ÓPTICO CNY70
El CNY70 es un sensor óptico reflexivo con salida a transistor,
fabricado por Vishay Telefunken Semiconductors. Tiene una
construcción compacta donde el emisor de luz y el receptor se
colocan en la misma dirección para detectar la presencia de un
objeto por medio del empleo de la reflexión del haz de luz
infrarroja IR (Infrared) sobre el objeto. La longitud de onda de
trabajo es de 950nm. El emisor es un diodo led infrarrojo y el
detector consiste en un fototransistor. La distancia del objeto
reflectante debe estar entre los 5 y 10mm de distancia. La
corriente directa del diodo IF=50mA y la intensidad del
colector es de IC=50mA
Fig.4. Diagrama interno.[4]
Para conectar estos sensores hay que polarizarlos, y para su
correspondiente acondicionamiento de la señal depende de las
correspondientes resistencias del circuito, en donde se
muestran las dos posibles formas de conexión, según se quiera
la salida alta para color blanco o negra.
Fig.5. Esquemático de los dos tipos de conexión más comunes
en los CNY70 (Corte-Saturación).
FUNCIONAMIENTO DE LOS ESQUEMÁTICOS
Tipo A
Detecta Blanco Transistor saturado Salida 0(0 Volts)
Detecta Negro Transistor en corte Salida 1( Volts)
Tipo B
Detecta Blanco Transistor saturado Salida 1(5 Volts)
Detecta Negro Transistor en Corte Salida 0( 0Volts)
El circuito implementado fue el tipo B.
Sensores
Ubicacion
Deteccion
3
Para una mayor, precisión en las entradas del controlador se
dispone hacer un circuito el cual para cada CNY70 tenga un
Amplificador Operacional utilizado como comparador de
voltaje.
Un comparador de voltaje funciona de la siguiente manera,
cuando la señal de la entrada no inversora es mayor que la de
la entrada de la inversora, su salida corresponderá a VCC, en
este caso 5 voltios, y cuando la entrada de la no inversora es
menor que la de la inversora, su salida será VEE, para este
caso 0 voltios. De esta forma puedo ajustar la sensibilidad de
disparo de mi sensor, y hacerlo funcionar en condiciones
donde los colores de la superficie varían, y la luz interfiere
sobre el campo de acción del sensor.
El integrado utilizado corresponde al LM324, ya que cuenta
con cuatro Amplificadores operaciones, y tiene un
comportamiento bastante aceptable como comparador de
tensión.
El circuito de acondicionamiento de la señal de salida del
CNY70 se puede evidenciar en el esquemático que se expone
en la figura 7.
Fig.7. Conexión de CNY70 a través de un comparador
análogo.
Debido a que se utilizaron 4 CNY70`s el esquemático
montado corresponde al siguiente.
Fig.8. Diagrama esquemático total del modulo CNY70
Fig.9. Distribución de los Sensores Infrarrojos CNY70, en la
estructura del sumo-robot.
Convenciones
CNY_AI=CNY70 Adelante Izquierdo
CNY_AD=CNY70 Adelante Derecho
CNY_ATI=CNY70 Atrás Izquierdo
CNY_ATD=CNY70 Atrás Derecho
Función Pines
Amplificador Operacional
Alimentación
VCC 4
GND 11
Pines
Entrada No Inversora 3,5,10,12
Entrada Inversora 2,6,9,13 todos en común con
un voltaje de referencia
producido por un
preset(reostato)
Salidas de OMP-AP 1,7,8,14 cada salida se
distribuye de tal manera que
tengamos un indicador de
estados lógicos(led) en cada
una de las salidas para una
mayor facilidad en la
detección de fallas, estas
señales son llevas a los
puertos del controlador
Tabla.1. La cual se encarga de identificar el esquema de
conexiones para el modulo CNY70
SENSORES DE DETECCIÓN
Este sensor es el que nos podrá dar la información de la
ubicación del robot contrincante, existen distintos sensores
capaces de desarrollar esta función entre las principales clases
encontramos.
4
Sensor Capacitivo
Sensor Inductivo
Sensor Fin de carrera
Sensor Infrarrojo
Sensor Ultrasonico
Todas estas clases de sensores funcionan bajo principios
físicos distintos, y por este mismo presenta ventajas y
desventajas para esta aplicación.
En el cuadro 1 se puede observar la comparación de dichas
clases de sensores, con sus correspondientes ventajas y
desventajas, que se lograron identificar.
Sensor de
Proximidad
Ventajas Desventajas
Capacitivo Puede detectar
estructuras,
metálicas y no
metálicas.
Poco rango de
detección entre 50
µm - 6 mm
Inductivo Funciona con
elementos férricos
y no férricos
Poco rango,
inestable, afectado
por
perturbaciones
electromagnéticas.
Finales de Carrera Facil de usar,
económico
Es necesario el
contacto físico
Infrarrojo Económico,
común en el
mercado
Sensible a la luz
ambiente
Ultrasónico Común en el
mercado , mayor
precisión
Más costoso, el
acondicionamiento
del sensor es un
proceso complejo.
Tabla.2. Comparación de clases de sensores de proximidad
Con lo referente a la tabla anterior se observo que la clase de
sensores más óptima a utilizar era el infrarrojo y el
ultrasónico, frente a esas dos clases es importante tener en
cuenta la disponibilidad en el mercado y las características de
los sensores que se pueden adquirir.
En estas dos clases de sensores se destacan tres referencias
fáciles de encontrar, las cuales brindan características
necesarias para cumplir con los objetivos propuestos.
Referencia Tipo de
Sensor
Ventaja Desventaja
SHARP
GP2Y0A02Y
K
infrarrojo Económico, fácil
de encontrar,
lectura de
distancia entre
10 cm y 1 metro
Sensible a la
luz ambiente
SRF04 Ultrasónic
o
Muy preciso,
alto rango de
lectura de
distancia, entre 3
y 4 metros
Costoso,
necesita de
un circuito
externo para
ser
acondiciona
do
Detector de
golpe para
alarma de
carro
Ultrasónic
o
Económico, fácil
de usar, preciso,
detecta en un
rango de 3 a 4
metros, tiene
tarjeta de
acondicionamien
to
No lee rango
de distancia.
Tabla.3. Comparación de sensores de proximidad infrarrojo y
ultrasónico conocidos
El sensor seleccionado fue el sensor de Detector de golpe para
alarma de carro, debido a su economía, y a su fácil uso, debido
a su tarjeta acondicionadora.
Detector de golpe por ultrasonido
Los ultrasonidos son vibraciones del aire de la misma
naturaleza que el sonido, pero de frecuencia superior a los
20kHz por lo que no son audibles para los seres humanos. Los
detectores de obstáculos por ultrasonidos emiten pulsos de
ultrasonido mediante un dispositivo transmisor, cuando las
ondas ultrasónicas se reflejara sobre algún objeto, a través de
una capsula sensible se captan los pulsos reflejados.
El detector de golpe por ultrasonido es un módulo de sensores
por ultrasonido, desarrollado en diferentes empresas
automotrices, este sensor es capaz de detectar objetos que se
encuentra en un rango de 3 a 400cm, de muy pequeño tamaño,
y se destaca por su bajo consumo y gran precisión.
Fig.10. Detector de golpe por ultrasonido[5]
Este modulo con 3 puertos, 1 de emisor ultrasónico, otro
receptor y otro puerto donde va la alimentación y la señal,
dicho modulo es alimentado a 12 voltios donde el rojo es el
positivo, negro negativo, y el cable azul es el dato.
Para comprender el funcionamiento del sensor, y debido a que
no se encontró información referente a este mismo, se tuvo
que observar el dispositivo como un sistema con una caja
negra, y mirar como respondía, al pasar por un obstáculo.
El tipo de respuesta fue un pulso invertido, tal como se
5
observa en la figura 9.
Fig.11. Respuesta del sensor ante un obstáculo.
VI. ACTUADORES
El actuador principal, corresponde a los motores utilizados,
para provocar el desplazamiento del robot sumo.
El motor utilizado fueron dos servomotores MG995, debido a
su Alta Velocidad y Torque, y que son fáciles de adquirir.
Fig.12. Servomotor MG995[6]
Fig.13. Datos técnicos del MG995 [7]
Dado que un servomotor es un motor que funciona por medio
de un PWM para obtener como respuesta un movimiento
angular, de 0 a 180º es necesario truncar el servo, para poder
utilizar las características de alto torque y velocidad, pero
controlado como un motor DC.
TRUCANDO LOS SERVOS[8]:
El proceso para el trucado de los servos fue el siguiente:
PASO 1. Con un destornillador, quitar los 4 tornillos de la
parte inferior y sacar la tapa. La circuitería del servo quedará
al descubierto.
PASO 2. Retirar la tapa superior. Se verán todos los
engranajes. Quitar los engranajes E1 y E2, que se muestran en
la figura.
PASO 3. Quitar la circuitería. Para ello apretar con el dedo en
el saliente negro donde estaba situado el engranaje E1.
Utilizando un destornillador finito, introducirlo por una de las
esquinas de la parte inferior y hacer palanca. La circuitería
sale tirando y no hay que hacer mucha fuerza.
PASO 4. La electrónica lleva soldado un pequeño motor de
corriente contínua que tendremos que extraer, quitando el
estaño con el soldador. Si se realiza entre dos personas resulta
más sencillo. Uno coloca el soldador en los puntos de
soldadura del motor y el otro tira del motor, con los dedos, sin
aplicar mucha fuerza.
PASO 5. Soldar los cables. Tomar un cable rojo y negro de
unos 25cm de longitud cada uno y soldarlos a los pines del
motor. Primero pelar los cables y estañarlos (significa poner
un poco de estaño en la zona pelada calentándolo con el
soldador). Después soldarlos a los pines. Soldar el cable rojo
al pin que tiene un punto rojo y el negro al otro.
6
PASO 6. Introducir el motor en la caja del servo.
PASO 7. Hacer un nudo en los cables. Quedará en el interior
del servo e impedirá que las soldaduras de los cables se
suelten si hay un tirón.
PASO 8. Eliminar el tope mecánico del engranaje E1. ESTA
ES LA PARTE MÁS CRÍTICA. Utilizar unos alicates que
estén bien afilados y que no sean muy grandes. El tope se
quita facilmente haciendo un corte horizontal y otro vertical
con los alicates. Prestar especial atención a no cortar nada
más. Sólo el tope.
PASO 9. Limar la zona donde estaba el tope para que no
queden salientes
PASO 10. Colocar todos los engranajes y poner la tapa
superior.
PASO 11. Poner la tapa inferior. Dejar el nudo en el interior y
sacar los cables por la ranura de salida
PASO 12. Poner los tornillos inferiores y atornillar la tapa
PASO 13. Trenzar los cables para poder eliminar las
interferencias inductivas por parte del motor.
VII. ETAPA DE POTENCIA PARA LOS MOTORES
Debido a que en una prueba de laboratorio se experimento con
el servomotor y se le puso una carga de 7 kg, se observo que la
corriente consumida para esta carga era de 2.3 Amperios , por
consiguiente y debido a que el motor podrá tener máximo 15
kg de carga, se pudo deducir que la máxima corriente que
7
podría alcanzar era el doble de la consumida a los 7 Kg, es
decir aproximadamente 4.6 amperios por motor, debido a que
el controlador no puede proporcionar directamente esta
corriente, se vio la necesidad de utilizar un circuito externo
que tuviera la potencia suficiente para mover dichos motores,
y el circuito encargado de esta labor es un Puente H.
PUENTE H
Un Puente H es básicamente un arreglo de cuatro interruptores
acomodados de la siguiente manera
Fig.14. Diagrama esquemático de un puente H
Estos interruptores (A, B, C y D) pueden ser de transistores
Bipolares, Mosfets, JFETs, relés o de cualquier combinación
de elementos. El objetivo central es el de poder controlar el
sentido de un motor de corriente continua sin la necesidad de
aplicar voltaje negativo.
Si se cierran solamente los contactos A y D la corriente
circulará en un sentido a través del motor o del elemento
conectado en la parte central.
Fig.15. Esquemático que indica que los interruptores BC están
abiertos, y los interruptores AD están cerrados, lo que produce
esto es el giro del motor hacia el lado derecho.
Y si se cierran solamente los contactos B y C la corriente
circulará en sentido contrario.
Fig.16. Esquemático que indica que los interruptores BC están
cerrados, y los interruptores AD están abiertos, lo que produce
esto es el giro del motor hacia el lado izquierdo.
Hay que observar también que un puente H necesita de cuatro
diodos de protección para el motor (Diodos de Conmutación
Rápida-Diodo Schotthy).
Un puente H tiene por lo general cuatro estado de operación:
Interruptores
Salida
Salida
Función
AD CB AD CB
0 0 0 0
Motor en libertad de
acción
1 0 1 0
Motor gira en un
sentido
0 1 0 1
Motor gira en el otro
sentido
1 1 1 1
Motor se bloqueará
y frenará
Donde un 0 corresponde a un interruptor abierto o una salida
sin alimentación y un 1 corresponde a un interruptor cerrado o
ELABORACIÓN DEL PUENTE H
Dado al experimento realizado y a que la corriente máxima
que tendrá que ser capaz de suministrar cada controlador es de
4.6 amperios, se vio la necesidad de diseñar un puente H, con
una corriente máxima de 5 amperios.
Fig.17. Diagrama esquemático del puente H implementado.[9]
La figura anterior muestra el esquemático utilizado para la
elaboración del puente H, donde los transistores de 2n2222 lo
que hacen es suministrar la corriente suficiente para disparar la
base de los TIP132 y TIP131, y estos mismos, proporcionan la
alimentación de la batería al motor.
Debido a que no se encontró disponible es TIP131 y TIP132,
se utilizaron en su reemplazo los TIP122, y TIP127, debida a
los cuales tienen una corriente máxima de colector de 5
Amperios.
8
Los condensadores C1 y C2 se utilizaron para la protección de
encendido del motor, ya que al tener un cambio de giro rápido,
se observo que resteaba el controlador.
PRUEBAS Y RESULTADOS DE CORRIENTE EN
PUENTE H
Para verificar el funcionamiento optimo del puente H, se
obtuvieron las siguientes pruebas, con estos resultados
Corriente requerida por los transistores:
a) Motores libres:
1- 2N2222: 1.314 [mA]
2- TIP127: 80 [mA]
b) Motores forzados a un torque constante:
1- 2N2222: 1.314 [mA]
2- TIP127: 200 – 300 [mA]
c) Motores cambiando de dirección repentinamente:
1- 2N2222: 1.317 [mA]
2- TIP127: 300 [mA]
(peak de corriente, cuando el motor se enciende hacia algún
lado alcanza un peak de corriente)
OBSERVACION: Notamos que los transistores 2N2222
siempre requieren de la misma corriente, lo cual es el objetivo
de esta configuración para el puente H
VIII. CONTROLADOR
Es aquí donde se procesa toda la información relacionada con
el ingreso de estados lógicos de los sensores, envió de datos
hacia los actuadores en este caso el puente H, retardos, etc.
Todo esto con qué fin para que los sumo robots sean
autónomos en cuanto a propulsión y control. Pues la norma
dice que después de posicionados y prendidos, no puede
usarse control remoto, alimentación cableada, movimiento por
parte del participante, o cualquier otro tipo de ayuda.
Para este proyecto utilizamos como PIC (Programmable
Integrated Circuits), el 16F873, el cual debido a su
arquitectura y su número de pines, economía, y fácil acceso es
el que más se ajusta a nuestras necesidades.
DESCRIPCIÓN DEL PIC16F873
El PIC16F873 es un microcontrolador de Microchip, el cual
tiene las siguientes características.
Característica Descripción
Frecuencia de Operación máxima 20MHz
Memoria FLASH de programa(palabra
de 14 bits)
4k
Memoria de datos(bytes) 192
Memoria de datos EEPROM(bytes) 128
Interrupciones 13
Puertos E/S Puertos A,B, C
Temporizadores 3
Módulos de captura/Comparación/PWM 2
Comunicación serial tipo MSSP, USART
Modulo Análogo-Digital(10 Bits)
5 canales de
entrada
Conjunto de Instrucciones 35
Encapsulado
El PIC16F873 se presenta en un encapsulado de 28 pines
como se ve en la Fig.18.
Fig.18. Distribución de pines de PIC16F873[10].
En el siguiente esquemático se muestra el diagrama de
conexiones para el modulo de control de la lógica.
Fig.19. Esquemático del modulo de control
En la siguiente tabla se puede identificar el diagrama de
conexiones mostrado en la grafica anterior.
Función Pin(es)
Alimentación
VDD 20
VSS(Ground) 19,8
Frecuencia de Operación
Oscilador XT
9,10 en serie con un par de capacitores
polares de 22pF conectados a Ground
Puertos E/S
Entradas Modulo
CNY70
B4(25),B5(26),B6(27),B7(28)
Salidas a Bridge H B0(21),B1(22),B2(23),B3(24)
Entradas Modulo de
DGPU*
C6(17),C7(18)
Botón de Encendido C0(11)
Indicador
Binario(Led)
C1(12)
9
E/S auxiliares A0(2),A1(3),A2(4),A3(5),A4(6),A5(7)
*Detector de golpe por Ultrasonido
La lógica utilizada en el robot sumo, corresponde al siguiente
diagrama de flujo.
Fig.20.Diagrama de Bloques
Para la planificación y construcción de nuestro robot-sumo
nos hemos basado de una serie de niveles de construcción del
mismo.[11]
Dichos niveles son:
A. NIVEL FISICO
CREACIÓN DE ESTRUCTURA:
Se planifico y diseño una estructura, la cual dado por las
características de la competencia tiene que ser de un material
rígido, es por eso que se hizo una arreglo en hierro de 5 mm de
grosor con unas dimensiones de 17x20cm, que son las
medidas reglamentarias que debe tener el sumo. A la creación
de la estructura se le instalo una pala en su parte delantera la
cual tenía como finalidad proteger al nuestro robot-sumo de
frente, Al ver que el hierro es un poco pesado en términos de
masa nos dimos a la tarea de eliminarle peso a la primera
estructura, ya que esta pesaba alrededor de 1.25kg, y pues con
el correspondiente peso de los motores, la bacteria, etc. Se
superaba el peso de más de los 3kg que es el peso
reglamentario el cual exige la competencia.
Es por esta razón que se tuvieron que hacer ciertas
modificaciones en la estructura para que esta quedara pesando
solamente 586gr (sin el peso de la pala).
RUEDAS
Para la estabilidad del robot-sumo se ha buscado una forma
del tal manera que este tenga una mayor tracción en sus
motores, es decir que estos, estén mucho mas pegados al piso
para que estos tengan un mayor agarre, de esta manera se
encontró una de las formas mayor comúnmente utilizadas, la
cual es la configuración tipo cuadriciclo, Y es porque así
nosotros la quisimos bautizar. Lo que comúnmente es utilizada
como una sola rueda loca nosotros quisimos instalarle una
rueda loca de extra en la parte trasera
Fig.21. Configuración tipo cuadriciclo.
Esta configuración está dada por dos ruedas locas las cuales
deben ser capaces de rodar y pivotear sobre sí mismas.
La ruedas locas como su nombre lo indica deben ser capaces
de dar y pivotear sobre sí mismas con un movimiento lo más
suave posible para no dificultar la rotación del microbot, de lo
contrario es posible que se bloquee o patine.
Fig.22. Rueda Loca.
MOVILIDAD
La estructura que hemos elegido para nuestro robot-
10
sumonos permitira realizar movimientos hacia Adelante, hacia
atras, giros a la Derecha, ala Izquierda y sobres si mismos.
En la Fig.23. se realiza un movimiento hacia delante. Se
hacen girar los dos motores en la misma direccion hacia
delante, esto provoca un movimiento recto al igual que si fuera
hacia atras.
Por su parte en la misma figura se muestra la forma de
realizar un movimiento de giro a la derecha. Se hace girar el
motor izquierdo hacia delante y el motor de la Derecha hacia
atras. Esto provoca un movimiento de giro ala Derecha de la
estructura
Y por ultimo tenemos el sentido de giro hacia la Izquierda
en donde la forma de realizar un movimiento de giro en dicho
sentido. Se hace girar el motor de la Izquierda hacia atras y el
motor de la Derecha hacia delante, esto provoca un
movimiento de giro a la Izquierda de la estructura.
Fig.23. Movimientos hacia diferentes sentidos (hacia
adelante, hacia atrás, giro a la derecha y giro a la izquierda).
IX. CONCLUSIONES
Dado a las actuales tendencias tecnológicas, encontramos que
diseñar e implementar un robot sumo es un proceso académico
el cual se encuentra sumamente ligado al área de la robótica y
las maquinas eléctricas como tal , podemos decir y concluir,
que hacer esta labor de elaborar un prototipo de este estilo no
es tan sencillo por la gran variedad de problemas y
limitaciones que surgen dentro del desarrollo del proyecto
tales como(Descuidos en la labor electrónica, Limitaciones de
carácter económico y/o tiempo, falta de una mayor experiencia
en lo relacionado con la creación de estos proyectos, etc.), y es
aquí en donde los perjudicamos somos nosotros al no poder
presentar el microbot.
X. REFERENCIAS
[1]. Barrientos Cruz, Fundamentos de Robótica, McGraw-Hill, Interamericana
de España, S.A, pag 2.
[2].Frédéric Giamarchi,‖Robots móviles. Estudio y construcción‖,1st ed,
Dunod Paris, Paraninfo Thomson Learning, 2000, pag 3
[3]. Competencia de Robots Lucha de Robots Sumo,<
http://www.robotica2008.uta.cl/docs/RobotsSumo.pdf>, pag 2,
citada(29/05/2011)
[4]<http://www.cricklewoodelectronics.com/Cricklewood/product.php?produ
ctid=18150&cat=280&page=2>, citada (28/05/2011)
[5].<http://www.awcaraudio.com/joomla/index.php?page=shop.product_detail
s&flypage=flypage_new.tpl&product_id=202&category_id=42&option=com
_virtuemart&Itemid=56&vmcchk=1&Itemid=56>,citada(6/06/2011)
[6].<http://www.rcmodelreviews.com/mg995review.shtml>,citada(3/06/2011)
[7]. TowerPro MG995 Alta Velocidad & Torque, Servo Digital<
http://www.roboeq.com/PDF/0102002.pdf> citada(5/06/2011)
[8]. Taller de Robótica CampusBot 2005. SESION 1. Trucaje de los servos
http://www.iearobotics.com/talleres/campusbot-2005/sesion-1/trucaje
servos1.html,citada(4/06/2011)
[9]. Sebastián Salinas V,Mauricio Cerda E,Oscar Sanhueza,Pedro Romero G.
“Manual de sensores, motores y Controladores”,pp 22-25<
http://mecatronica.li2.uchile.cl/Manual.pdf>,citada(6/06/2011)
[10]. Barron Zambrano Jose Hugo,Dr. Gustavo Cerda Villafaña‖ Manual de
Microcontrolador 16F873”,pp. 19-20,<
http://www.ingenierias.ugto.mx/profesores/gcerda/documentos/manual.pdf>,c
itda(6/06/2011).
[11].Enrique Palacios Municio, Fernando Remiro Domínguez, Lucas J. López
Pérez,‖Microcontrolador PIC16F84 Desarrollo de proyectos‖, 2nd ed.,
México DF, Alfaomega, 2004, pp. 543-564.
1. El documento completo sobre el reglamento del concurso se puede
encontrar en: http://es.scribd.com/doc/54663914/Segundo-Concurso-Interno-
de-Robotica

Más contenido relacionado

PDF
Rotación matricial
PDF
Guía rápida tmr0 e interrupciones
PDF
1 Morfologia
PPTX
Electrostatica15
PDF
Transmisiones y reducciones utilizadas en robótica
PPTX
Cinemática Directa e Inversa de un robot de 3 Grados de Libertad
PDF
08 instrucciones latch_y_unlatch_plc__40490__
PPT
Amplificadores operacionales con funciones de transferencia
Rotación matricial
Guía rápida tmr0 e interrupciones
1 Morfologia
Electrostatica15
Transmisiones y reducciones utilizadas en robótica
Cinemática Directa e Inversa de un robot de 3 Grados de Libertad
08 instrucciones latch_y_unlatch_plc__40490__
Amplificadores operacionales con funciones de transferencia

La actualidad más candente (20)

DOCX
Practica 7 Flip Flop
ODP
Clase 5 - Diseño de controladores por LGR
PPTX
Control digital
PDF
Manual para usar la tarjeta del fpga cyclone iv de altera
PPT
PDF
Modelo para informe en ieee
PDF
Circuitos logicos de tres estados
DOC
Seguidor de linea
PDF
Programacion en WinCupl
PPT
Ejemplos diagrama de entidad relación
PDF
Diseño, simulación y control de la dinámica de un robot planar de dos grados ...
DOCX
N modelamiento euler lagrange, calculo y simulacion
PDF
LGR TEORIA DE CONTROL
DOCX
Lugar geométrico de las raices control 1
PPTX
2.- Estructura mecanica de un robot
PDF
El transistor bjt
PDF
05 respuesta en el tiempo de un sistema de control
PPT
Conexión darlington transistor
PPTX
Instrumentos de medición de variables eléctricas
Practica 7 Flip Flop
Clase 5 - Diseño de controladores por LGR
Control digital
Manual para usar la tarjeta del fpga cyclone iv de altera
Modelo para informe en ieee
Circuitos logicos de tres estados
Seguidor de linea
Programacion en WinCupl
Ejemplos diagrama de entidad relación
Diseño, simulación y control de la dinámica de un robot planar de dos grados ...
N modelamiento euler lagrange, calculo y simulacion
LGR TEORIA DE CONTROL
Lugar geométrico de las raices control 1
2.- Estructura mecanica de un robot
El transistor bjt
05 respuesta en el tiempo de un sistema de control
Conexión darlington transistor
Instrumentos de medición de variables eléctricas
Publicidad

Similar a Informe ieee de robot sumo(cronos) (20)

PDF
Robot paper
PDF
Report cart line follower
DOC
Proyecto robot tracker/seguidor de linea negra
PDF
Reporte proyecto sumorobot
PDF
Iii tercer concurso de robótica sedi uis sumo
PDF
Diseño electronico
PDF
Diseño electronico
DOCX
Como crear un robot de sumo autónomo y barato
PDF
Modulos de sensores
PDF
PPTX
Proyecto de tecnologia
PPT
Sensores de robots
PPTX
Proyecto Tecnológico: Robot Autónomo
PDF
PDF
Taller 9 y 10 sensores
DOCX
Proyecto seguidor de linea
PPT
Andrea y angie
PPTX
Carrito seguidor de línea final
PDF
Trabajo final
Robot paper
Report cart line follower
Proyecto robot tracker/seguidor de linea negra
Reporte proyecto sumorobot
Iii tercer concurso de robótica sedi uis sumo
Diseño electronico
Diseño electronico
Como crear un robot de sumo autónomo y barato
Modulos de sensores
Proyecto de tecnologia
Sensores de robots
Proyecto Tecnológico: Robot Autónomo
Taller 9 y 10 sensores
Proyecto seguidor de linea
Andrea y angie
Carrito seguidor de línea final
Trabajo final
Publicidad

Último (20)

PPTX
MARITIMO Y LESGILACION DEL MACO TRANSPORTE
PPTX
Presentación - Taller interpretación iso 9001-Solutions consulting learning.pptx
PDF
CALIDAD SSOMA AMBIENTE PRL UNIVERSIDADDD
PPT
tema DISEÑO ORGANIZACIONAL UNIDAD 1 A.ppt
PDF
FIJA NUEVO TEXTO DE LA ORDENANZA GENERAL DE LA LEY GENERAL DE URBANISMO Y CON...
PDF
Oficio SEC 293416 Comision Investigadora
PPTX
MODULO 2. METODOLOGIAS PARA ANALISIS DE RIESGOS 2da Parte.pptx
PDF
prg2_t01_p01_Fundamentos POO - parte1.pdf
DOC
informacion acerca de la crianza tecnificada de cerdos
PPTX
NILS actividad 4 PRESENTACION.pptx pppppp
DOCX
Cumplimiento normativo y realidad laboral
PDF
Sugerencias Didacticas 2023_Diseño de Estructuras Metalicas_digital.pdf
PDF
SEC formula cargos al Consejo Directivo del Coordinador y a ocho eléctricas p...
PDF
Informe Estudio Final Apagon del 25 de febrero
PDF
Primera formulación de cargos de la SEC en contra del CEN
PDF
Perfilaje de Pozos _20250624_222013_0000.pdf
PDF
Durabilidad del concreto en zonas costeras
PDF
1132-2018 espectrofotometro uv visible.pdf
PPTX
Manual ISO9001_2015_IATF_16949_2016.pptx
PPTX
Gestion de seguridad y salud ocupacional.pptx
MARITIMO Y LESGILACION DEL MACO TRANSPORTE
Presentación - Taller interpretación iso 9001-Solutions consulting learning.pptx
CALIDAD SSOMA AMBIENTE PRL UNIVERSIDADDD
tema DISEÑO ORGANIZACIONAL UNIDAD 1 A.ppt
FIJA NUEVO TEXTO DE LA ORDENANZA GENERAL DE LA LEY GENERAL DE URBANISMO Y CON...
Oficio SEC 293416 Comision Investigadora
MODULO 2. METODOLOGIAS PARA ANALISIS DE RIESGOS 2da Parte.pptx
prg2_t01_p01_Fundamentos POO - parte1.pdf
informacion acerca de la crianza tecnificada de cerdos
NILS actividad 4 PRESENTACION.pptx pppppp
Cumplimiento normativo y realidad laboral
Sugerencias Didacticas 2023_Diseño de Estructuras Metalicas_digital.pdf
SEC formula cargos al Consejo Directivo del Coordinador y a ocho eléctricas p...
Informe Estudio Final Apagon del 25 de febrero
Primera formulación de cargos de la SEC en contra del CEN
Perfilaje de Pozos _20250624_222013_0000.pdf
Durabilidad del concreto en zonas costeras
1132-2018 espectrofotometro uv visible.pdf
Manual ISO9001_2015_IATF_16949_2016.pptx
Gestion de seguridad y salud ocupacional.pptx

Informe ieee de robot sumo(cronos)

  • 1. 1 Resumen— A partir de la realización del segundo concurso interno de robótica, realizada en la Universidad de Cundinamarca, y la elaboración de este proyecto para el núcleo temático de maquinas eléctricas, se efectúo el presente trabajo, el cual muestra como se diseño e implemento el robot sumo “cronos” teniendo en cuenta que estableceremos los parámetros de diseño impuestos por la competencia de robot-sumos de 3kg y los objetivos implantados por los participantes de este mismo proyecto. La realización de este segundo concurso interno de robótica, está hecho con el fin de promover la asimilación de nuevas tecnologías y fomentar el desarrollo regional, puesto que esto genera que haya investigación acerca de esta rama que es la robótica. Dado el conocimiento de los parámetros y restricciones que nos da a conocer el concurso, es necesario que nosotros adoptemos una serie de pasos de planificación para que este proyecto tenga un éxito total, y así tratar en lo posible disminuir las limitaciones que el proyecto nos da establecer durante su implementación. I. INTRODUCCIÓN L hombre como ser racional ha estado buscando las herramientas para facilitar la realización de sus labores diarias las cuales contribuyen desarrollo de sí mismo, desde la época de los griegos con Herón de Alejandría (85 d.c.) [1] y sus maquinas animadas , hechas con poleas y elementos hidráulicos, hasta la actualidad, con la automatización industrial , se han ido buscando los principio físicos y las herramientas matemáticos que puedan desarrollar sistemas dinámicos para que pueda cumplir con las labores que el hombre tiene que realizar, y ese es el objetivo principal de la robótica, es por ello que ha sido necesario implementar un robot automatizado que pueda cumplir con funciones básicas, que nosotros queremos generar y establecer en el prototipo con el fin de obtener conocimientos teóricos y prácticos con el área en relación. La robótica es la rama de la inteligencia artificial que estudia los sistemas automáticos capaces de establecer una interacción directa con el mundo físico. Existen dos grupos de robots los robots fijos y los robos móviles. Los robots fijos se utilizan en la industria para llevar al cabo tareas peligrosas (soldadura de chasis o pintura de las carrocerías en una fábrica de coches). Los robots móviles se emplean para transportar cargas desde cadenas de fabricación hasta los almacenes) o incluso para transportar el correo dentro de las oficinas. La tarea fundamental de los robots móviles es el desplazamiento en un entorno conocido o desconocido. Por tanto, es necesario conocer la posición del robot en su universo de manera precisa o relativa según sea el caso [2]. II. PARAMETROS DE DISEÑO Los parámetros de diseño para la construcción, del robot sumo, son dados por el reglamento del concurso, entre las características de mayor relevancia se destacan: Los Sumo robots son autónomos en cuanto a propulsión y control Un peso de 3 kilogramos o menos Los robots sumos no debe exceder una determinada anchura y profundidad, 20 cm por 20 cm. El sumo debe empezar a actuar pasado 5 segundos de el inicio III. OBJETIVOS DE UN ROBOT SUMO. Debido a que el sumo debe ser autónomo en cuanto a propulsión y control, el robot tendrá como objetivos. General Mantenerse en una plataforma circular elevada, la cual está compuesta por una superficie negra bordeada por un borde blanco. Detectar y atacar al oponente para sacarlo del anillo de juego. Específicos Tener la fuerza suficiente como para mover 15 Kg Detectar al enemigo en un ángulo de 360º y a una distancia mínima de 1 metro IV. DIAGRAMA DE BLOQUES. Para el complimiento de los objetivos generales, el robot sumo deberá estar compuesto, por tres bloques principales, tal como se ve denotado en la figura.1. Elkin Fabián Cedeño Chala, Edgar Julián Prieto Riveros, Jeison Eduardo Rodríguez Caro, Cristhiam Fabián Rodríguez Nieto DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT SUMO DE 3Kg (Junio 2011) E
  • 2. 2 Fig.1. Diagrama de bloques general del sistema ―Robot Sumo‖ A su vez cada sub sistema está compuesto por otros sub sistemas. V. SENSORES La sensorica implementada para el robot sumo, básicamente consta de dos elementos, por un lado el sensor de ubicación, el cual indica en que región de la pista se encuentra ubicado el sumo, el por otra parte el sensor de detección. Fig.2. Diagrama de Bloques de los sensores. SENSORES DE UBICACIÓN Los sensores de ubicación son lo que me darán la información sobre la posición del robot en el anillo de juego, debido a que el anillo de juego está compuesto por una superficie negra, bordeada por una línea blanca, tal como se ve en la figura 3, se pueden puede analizar que el sensor necesario para la ubicación es un sensor que tenga la capacidad de distinguir entre el blanco y el negro, y uno de los sensores más comunes y económicos del mercado es el CNY70. Fig.3. Anillo de juego del robot sumo[3] SENSOR ÓPTICO CNY70 El CNY70 es un sensor óptico reflexivo con salida a transistor, fabricado por Vishay Telefunken Semiconductors. Tiene una construcción compacta donde el emisor de luz y el receptor se colocan en la misma dirección para detectar la presencia de un objeto por medio del empleo de la reflexión del haz de luz infrarroja IR (Infrared) sobre el objeto. La longitud de onda de trabajo es de 950nm. El emisor es un diodo led infrarrojo y el detector consiste en un fototransistor. La distancia del objeto reflectante debe estar entre los 5 y 10mm de distancia. La corriente directa del diodo IF=50mA y la intensidad del colector es de IC=50mA Fig.4. Diagrama interno.[4] Para conectar estos sensores hay que polarizarlos, y para su correspondiente acondicionamiento de la señal depende de las correspondientes resistencias del circuito, en donde se muestran las dos posibles formas de conexión, según se quiera la salida alta para color blanco o negra. Fig.5. Esquemático de los dos tipos de conexión más comunes en los CNY70 (Corte-Saturación). FUNCIONAMIENTO DE LOS ESQUEMÁTICOS Tipo A Detecta Blanco Transistor saturado Salida 0(0 Volts) Detecta Negro Transistor en corte Salida 1( Volts) Tipo B Detecta Blanco Transistor saturado Salida 1(5 Volts) Detecta Negro Transistor en Corte Salida 0( 0Volts) El circuito implementado fue el tipo B. Sensores Ubicacion Deteccion
  • 3. 3 Para una mayor, precisión en las entradas del controlador se dispone hacer un circuito el cual para cada CNY70 tenga un Amplificador Operacional utilizado como comparador de voltaje. Un comparador de voltaje funciona de la siguiente manera, cuando la señal de la entrada no inversora es mayor que la de la entrada de la inversora, su salida corresponderá a VCC, en este caso 5 voltios, y cuando la entrada de la no inversora es menor que la de la inversora, su salida será VEE, para este caso 0 voltios. De esta forma puedo ajustar la sensibilidad de disparo de mi sensor, y hacerlo funcionar en condiciones donde los colores de la superficie varían, y la luz interfiere sobre el campo de acción del sensor. El integrado utilizado corresponde al LM324, ya que cuenta con cuatro Amplificadores operaciones, y tiene un comportamiento bastante aceptable como comparador de tensión. El circuito de acondicionamiento de la señal de salida del CNY70 se puede evidenciar en el esquemático que se expone en la figura 7. Fig.7. Conexión de CNY70 a través de un comparador análogo. Debido a que se utilizaron 4 CNY70`s el esquemático montado corresponde al siguiente. Fig.8. Diagrama esquemático total del modulo CNY70 Fig.9. Distribución de los Sensores Infrarrojos CNY70, en la estructura del sumo-robot. Convenciones CNY_AI=CNY70 Adelante Izquierdo CNY_AD=CNY70 Adelante Derecho CNY_ATI=CNY70 Atrás Izquierdo CNY_ATD=CNY70 Atrás Derecho Función Pines Amplificador Operacional Alimentación VCC 4 GND 11 Pines Entrada No Inversora 3,5,10,12 Entrada Inversora 2,6,9,13 todos en común con un voltaje de referencia producido por un preset(reostato) Salidas de OMP-AP 1,7,8,14 cada salida se distribuye de tal manera que tengamos un indicador de estados lógicos(led) en cada una de las salidas para una mayor facilidad en la detección de fallas, estas señales son llevas a los puertos del controlador Tabla.1. La cual se encarga de identificar el esquema de conexiones para el modulo CNY70 SENSORES DE DETECCIÓN Este sensor es el que nos podrá dar la información de la ubicación del robot contrincante, existen distintos sensores capaces de desarrollar esta función entre las principales clases encontramos.
  • 4. 4 Sensor Capacitivo Sensor Inductivo Sensor Fin de carrera Sensor Infrarrojo Sensor Ultrasonico Todas estas clases de sensores funcionan bajo principios físicos distintos, y por este mismo presenta ventajas y desventajas para esta aplicación. En el cuadro 1 se puede observar la comparación de dichas clases de sensores, con sus correspondientes ventajas y desventajas, que se lograron identificar. Sensor de Proximidad Ventajas Desventajas Capacitivo Puede detectar estructuras, metálicas y no metálicas. Poco rango de detección entre 50 µm - 6 mm Inductivo Funciona con elementos férricos y no férricos Poco rango, inestable, afectado por perturbaciones electromagnéticas. Finales de Carrera Facil de usar, económico Es necesario el contacto físico Infrarrojo Económico, común en el mercado Sensible a la luz ambiente Ultrasónico Común en el mercado , mayor precisión Más costoso, el acondicionamiento del sensor es un proceso complejo. Tabla.2. Comparación de clases de sensores de proximidad Con lo referente a la tabla anterior se observo que la clase de sensores más óptima a utilizar era el infrarrojo y el ultrasónico, frente a esas dos clases es importante tener en cuenta la disponibilidad en el mercado y las características de los sensores que se pueden adquirir. En estas dos clases de sensores se destacan tres referencias fáciles de encontrar, las cuales brindan características necesarias para cumplir con los objetivos propuestos. Referencia Tipo de Sensor Ventaja Desventaja SHARP GP2Y0A02Y K infrarrojo Económico, fácil de encontrar, lectura de distancia entre 10 cm y 1 metro Sensible a la luz ambiente SRF04 Ultrasónic o Muy preciso, alto rango de lectura de distancia, entre 3 y 4 metros Costoso, necesita de un circuito externo para ser acondiciona do Detector de golpe para alarma de carro Ultrasónic o Económico, fácil de usar, preciso, detecta en un rango de 3 a 4 metros, tiene tarjeta de acondicionamien to No lee rango de distancia. Tabla.3. Comparación de sensores de proximidad infrarrojo y ultrasónico conocidos El sensor seleccionado fue el sensor de Detector de golpe para alarma de carro, debido a su economía, y a su fácil uso, debido a su tarjeta acondicionadora. Detector de golpe por ultrasonido Los ultrasonidos son vibraciones del aire de la misma naturaleza que el sonido, pero de frecuencia superior a los 20kHz por lo que no son audibles para los seres humanos. Los detectores de obstáculos por ultrasonidos emiten pulsos de ultrasonido mediante un dispositivo transmisor, cuando las ondas ultrasónicas se reflejara sobre algún objeto, a través de una capsula sensible se captan los pulsos reflejados. El detector de golpe por ultrasonido es un módulo de sensores por ultrasonido, desarrollado en diferentes empresas automotrices, este sensor es capaz de detectar objetos que se encuentra en un rango de 3 a 400cm, de muy pequeño tamaño, y se destaca por su bajo consumo y gran precisión. Fig.10. Detector de golpe por ultrasonido[5] Este modulo con 3 puertos, 1 de emisor ultrasónico, otro receptor y otro puerto donde va la alimentación y la señal, dicho modulo es alimentado a 12 voltios donde el rojo es el positivo, negro negativo, y el cable azul es el dato. Para comprender el funcionamiento del sensor, y debido a que no se encontró información referente a este mismo, se tuvo que observar el dispositivo como un sistema con una caja negra, y mirar como respondía, al pasar por un obstáculo. El tipo de respuesta fue un pulso invertido, tal como se
  • 5. 5 observa en la figura 9. Fig.11. Respuesta del sensor ante un obstáculo. VI. ACTUADORES El actuador principal, corresponde a los motores utilizados, para provocar el desplazamiento del robot sumo. El motor utilizado fueron dos servomotores MG995, debido a su Alta Velocidad y Torque, y que son fáciles de adquirir. Fig.12. Servomotor MG995[6] Fig.13. Datos técnicos del MG995 [7] Dado que un servomotor es un motor que funciona por medio de un PWM para obtener como respuesta un movimiento angular, de 0 a 180º es necesario truncar el servo, para poder utilizar las características de alto torque y velocidad, pero controlado como un motor DC. TRUCANDO LOS SERVOS[8]: El proceso para el trucado de los servos fue el siguiente: PASO 1. Con un destornillador, quitar los 4 tornillos de la parte inferior y sacar la tapa. La circuitería del servo quedará al descubierto. PASO 2. Retirar la tapa superior. Se verán todos los engranajes. Quitar los engranajes E1 y E2, que se muestran en la figura. PASO 3. Quitar la circuitería. Para ello apretar con el dedo en el saliente negro donde estaba situado el engranaje E1. Utilizando un destornillador finito, introducirlo por una de las esquinas de la parte inferior y hacer palanca. La circuitería sale tirando y no hay que hacer mucha fuerza. PASO 4. La electrónica lleva soldado un pequeño motor de corriente contínua que tendremos que extraer, quitando el estaño con el soldador. Si se realiza entre dos personas resulta más sencillo. Uno coloca el soldador en los puntos de soldadura del motor y el otro tira del motor, con los dedos, sin aplicar mucha fuerza. PASO 5. Soldar los cables. Tomar un cable rojo y negro de unos 25cm de longitud cada uno y soldarlos a los pines del motor. Primero pelar los cables y estañarlos (significa poner un poco de estaño en la zona pelada calentándolo con el soldador). Después soldarlos a los pines. Soldar el cable rojo al pin que tiene un punto rojo y el negro al otro.
  • 6. 6 PASO 6. Introducir el motor en la caja del servo. PASO 7. Hacer un nudo en los cables. Quedará en el interior del servo e impedirá que las soldaduras de los cables se suelten si hay un tirón. PASO 8. Eliminar el tope mecánico del engranaje E1. ESTA ES LA PARTE MÁS CRÍTICA. Utilizar unos alicates que estén bien afilados y que no sean muy grandes. El tope se quita facilmente haciendo un corte horizontal y otro vertical con los alicates. Prestar especial atención a no cortar nada más. Sólo el tope. PASO 9. Limar la zona donde estaba el tope para que no queden salientes PASO 10. Colocar todos los engranajes y poner la tapa superior. PASO 11. Poner la tapa inferior. Dejar el nudo en el interior y sacar los cables por la ranura de salida PASO 12. Poner los tornillos inferiores y atornillar la tapa PASO 13. Trenzar los cables para poder eliminar las interferencias inductivas por parte del motor. VII. ETAPA DE POTENCIA PARA LOS MOTORES Debido a que en una prueba de laboratorio se experimento con el servomotor y se le puso una carga de 7 kg, se observo que la corriente consumida para esta carga era de 2.3 Amperios , por consiguiente y debido a que el motor podrá tener máximo 15 kg de carga, se pudo deducir que la máxima corriente que
  • 7. 7 podría alcanzar era el doble de la consumida a los 7 Kg, es decir aproximadamente 4.6 amperios por motor, debido a que el controlador no puede proporcionar directamente esta corriente, se vio la necesidad de utilizar un circuito externo que tuviera la potencia suficiente para mover dichos motores, y el circuito encargado de esta labor es un Puente H. PUENTE H Un Puente H es básicamente un arreglo de cuatro interruptores acomodados de la siguiente manera Fig.14. Diagrama esquemático de un puente H Estos interruptores (A, B, C y D) pueden ser de transistores Bipolares, Mosfets, JFETs, relés o de cualquier combinación de elementos. El objetivo central es el de poder controlar el sentido de un motor de corriente continua sin la necesidad de aplicar voltaje negativo. Si se cierran solamente los contactos A y D la corriente circulará en un sentido a través del motor o del elemento conectado en la parte central. Fig.15. Esquemático que indica que los interruptores BC están abiertos, y los interruptores AD están cerrados, lo que produce esto es el giro del motor hacia el lado derecho. Y si se cierran solamente los contactos B y C la corriente circulará en sentido contrario. Fig.16. Esquemático que indica que los interruptores BC están cerrados, y los interruptores AD están abiertos, lo que produce esto es el giro del motor hacia el lado izquierdo. Hay que observar también que un puente H necesita de cuatro diodos de protección para el motor (Diodos de Conmutación Rápida-Diodo Schotthy). Un puente H tiene por lo general cuatro estado de operación: Interruptores Salida Salida Función AD CB AD CB 0 0 0 0 Motor en libertad de acción 1 0 1 0 Motor gira en un sentido 0 1 0 1 Motor gira en el otro sentido 1 1 1 1 Motor se bloqueará y frenará Donde un 0 corresponde a un interruptor abierto o una salida sin alimentación y un 1 corresponde a un interruptor cerrado o ELABORACIÓN DEL PUENTE H Dado al experimento realizado y a que la corriente máxima que tendrá que ser capaz de suministrar cada controlador es de 4.6 amperios, se vio la necesidad de diseñar un puente H, con una corriente máxima de 5 amperios. Fig.17. Diagrama esquemático del puente H implementado.[9] La figura anterior muestra el esquemático utilizado para la elaboración del puente H, donde los transistores de 2n2222 lo que hacen es suministrar la corriente suficiente para disparar la base de los TIP132 y TIP131, y estos mismos, proporcionan la alimentación de la batería al motor. Debido a que no se encontró disponible es TIP131 y TIP132, se utilizaron en su reemplazo los TIP122, y TIP127, debida a los cuales tienen una corriente máxima de colector de 5 Amperios.
  • 8. 8 Los condensadores C1 y C2 se utilizaron para la protección de encendido del motor, ya que al tener un cambio de giro rápido, se observo que resteaba el controlador. PRUEBAS Y RESULTADOS DE CORRIENTE EN PUENTE H Para verificar el funcionamiento optimo del puente H, se obtuvieron las siguientes pruebas, con estos resultados Corriente requerida por los transistores: a) Motores libres: 1- 2N2222: 1.314 [mA] 2- TIP127: 80 [mA] b) Motores forzados a un torque constante: 1- 2N2222: 1.314 [mA] 2- TIP127: 200 – 300 [mA] c) Motores cambiando de dirección repentinamente: 1- 2N2222: 1.317 [mA] 2- TIP127: 300 [mA] (peak de corriente, cuando el motor se enciende hacia algún lado alcanza un peak de corriente) OBSERVACION: Notamos que los transistores 2N2222 siempre requieren de la misma corriente, lo cual es el objetivo de esta configuración para el puente H VIII. CONTROLADOR Es aquí donde se procesa toda la información relacionada con el ingreso de estados lógicos de los sensores, envió de datos hacia los actuadores en este caso el puente H, retardos, etc. Todo esto con qué fin para que los sumo robots sean autónomos en cuanto a propulsión y control. Pues la norma dice que después de posicionados y prendidos, no puede usarse control remoto, alimentación cableada, movimiento por parte del participante, o cualquier otro tipo de ayuda. Para este proyecto utilizamos como PIC (Programmable Integrated Circuits), el 16F873, el cual debido a su arquitectura y su número de pines, economía, y fácil acceso es el que más se ajusta a nuestras necesidades. DESCRIPCIÓN DEL PIC16F873 El PIC16F873 es un microcontrolador de Microchip, el cual tiene las siguientes características. Característica Descripción Frecuencia de Operación máxima 20MHz Memoria FLASH de programa(palabra de 14 bits) 4k Memoria de datos(bytes) 192 Memoria de datos EEPROM(bytes) 128 Interrupciones 13 Puertos E/S Puertos A,B, C Temporizadores 3 Módulos de captura/Comparación/PWM 2 Comunicación serial tipo MSSP, USART Modulo Análogo-Digital(10 Bits) 5 canales de entrada Conjunto de Instrucciones 35 Encapsulado El PIC16F873 se presenta en un encapsulado de 28 pines como se ve en la Fig.18. Fig.18. Distribución de pines de PIC16F873[10]. En el siguiente esquemático se muestra el diagrama de conexiones para el modulo de control de la lógica. Fig.19. Esquemático del modulo de control En la siguiente tabla se puede identificar el diagrama de conexiones mostrado en la grafica anterior. Función Pin(es) Alimentación VDD 20 VSS(Ground) 19,8 Frecuencia de Operación Oscilador XT 9,10 en serie con un par de capacitores polares de 22pF conectados a Ground Puertos E/S Entradas Modulo CNY70 B4(25),B5(26),B6(27),B7(28) Salidas a Bridge H B0(21),B1(22),B2(23),B3(24) Entradas Modulo de DGPU* C6(17),C7(18) Botón de Encendido C0(11) Indicador Binario(Led) C1(12)
  • 9. 9 E/S auxiliares A0(2),A1(3),A2(4),A3(5),A4(6),A5(7) *Detector de golpe por Ultrasonido La lógica utilizada en el robot sumo, corresponde al siguiente diagrama de flujo. Fig.20.Diagrama de Bloques Para la planificación y construcción de nuestro robot-sumo nos hemos basado de una serie de niveles de construcción del mismo.[11] Dichos niveles son: A. NIVEL FISICO CREACIÓN DE ESTRUCTURA: Se planifico y diseño una estructura, la cual dado por las características de la competencia tiene que ser de un material rígido, es por eso que se hizo una arreglo en hierro de 5 mm de grosor con unas dimensiones de 17x20cm, que son las medidas reglamentarias que debe tener el sumo. A la creación de la estructura se le instalo una pala en su parte delantera la cual tenía como finalidad proteger al nuestro robot-sumo de frente, Al ver que el hierro es un poco pesado en términos de masa nos dimos a la tarea de eliminarle peso a la primera estructura, ya que esta pesaba alrededor de 1.25kg, y pues con el correspondiente peso de los motores, la bacteria, etc. Se superaba el peso de más de los 3kg que es el peso reglamentario el cual exige la competencia. Es por esta razón que se tuvieron que hacer ciertas modificaciones en la estructura para que esta quedara pesando solamente 586gr (sin el peso de la pala). RUEDAS Para la estabilidad del robot-sumo se ha buscado una forma del tal manera que este tenga una mayor tracción en sus motores, es decir que estos, estén mucho mas pegados al piso para que estos tengan un mayor agarre, de esta manera se encontró una de las formas mayor comúnmente utilizadas, la cual es la configuración tipo cuadriciclo, Y es porque así nosotros la quisimos bautizar. Lo que comúnmente es utilizada como una sola rueda loca nosotros quisimos instalarle una rueda loca de extra en la parte trasera Fig.21. Configuración tipo cuadriciclo. Esta configuración está dada por dos ruedas locas las cuales deben ser capaces de rodar y pivotear sobre sí mismas. La ruedas locas como su nombre lo indica deben ser capaces de dar y pivotear sobre sí mismas con un movimiento lo más suave posible para no dificultar la rotación del microbot, de lo contrario es posible que se bloquee o patine. Fig.22. Rueda Loca. MOVILIDAD La estructura que hemos elegido para nuestro robot-
  • 10. 10 sumonos permitira realizar movimientos hacia Adelante, hacia atras, giros a la Derecha, ala Izquierda y sobres si mismos. En la Fig.23. se realiza un movimiento hacia delante. Se hacen girar los dos motores en la misma direccion hacia delante, esto provoca un movimiento recto al igual que si fuera hacia atras. Por su parte en la misma figura se muestra la forma de realizar un movimiento de giro a la derecha. Se hace girar el motor izquierdo hacia delante y el motor de la Derecha hacia atras. Esto provoca un movimiento de giro ala Derecha de la estructura Y por ultimo tenemos el sentido de giro hacia la Izquierda en donde la forma de realizar un movimiento de giro en dicho sentido. Se hace girar el motor de la Izquierda hacia atras y el motor de la Derecha hacia delante, esto provoca un movimiento de giro a la Izquierda de la estructura. Fig.23. Movimientos hacia diferentes sentidos (hacia adelante, hacia atrás, giro a la derecha y giro a la izquierda). IX. CONCLUSIONES Dado a las actuales tendencias tecnológicas, encontramos que diseñar e implementar un robot sumo es un proceso académico el cual se encuentra sumamente ligado al área de la robótica y las maquinas eléctricas como tal , podemos decir y concluir, que hacer esta labor de elaborar un prototipo de este estilo no es tan sencillo por la gran variedad de problemas y limitaciones que surgen dentro del desarrollo del proyecto tales como(Descuidos en la labor electrónica, Limitaciones de carácter económico y/o tiempo, falta de una mayor experiencia en lo relacionado con la creación de estos proyectos, etc.), y es aquí en donde los perjudicamos somos nosotros al no poder presentar el microbot. X. REFERENCIAS [1]. Barrientos Cruz, Fundamentos de Robótica, McGraw-Hill, Interamericana de España, S.A, pag 2. [2].Frédéric Giamarchi,‖Robots móviles. Estudio y construcción‖,1st ed, Dunod Paris, Paraninfo Thomson Learning, 2000, pag 3 [3]. Competencia de Robots Lucha de Robots Sumo,< http://www.robotica2008.uta.cl/docs/RobotsSumo.pdf>, pag 2, citada(29/05/2011) [4]<http://www.cricklewoodelectronics.com/Cricklewood/product.php?produ ctid=18150&cat=280&page=2>, citada (28/05/2011) [5].<http://www.awcaraudio.com/joomla/index.php?page=shop.product_detail s&flypage=flypage_new.tpl&product_id=202&category_id=42&option=com _virtuemart&Itemid=56&vmcchk=1&Itemid=56>,citada(6/06/2011) [6].<http://www.rcmodelreviews.com/mg995review.shtml>,citada(3/06/2011) [7]. TowerPro MG995 Alta Velocidad & Torque, Servo Digital< http://www.roboeq.com/PDF/0102002.pdf> citada(5/06/2011) [8]. Taller de Robótica CampusBot 2005. SESION 1. Trucaje de los servos http://www.iearobotics.com/talleres/campusbot-2005/sesion-1/trucaje servos1.html,citada(4/06/2011) [9]. Sebastián Salinas V,Mauricio Cerda E,Oscar Sanhueza,Pedro Romero G. “Manual de sensores, motores y Controladores”,pp 22-25< http://mecatronica.li2.uchile.cl/Manual.pdf>,citada(6/06/2011) [10]. Barron Zambrano Jose Hugo,Dr. Gustavo Cerda Villafaña‖ Manual de Microcontrolador 16F873”,pp. 19-20,< http://www.ingenierias.ugto.mx/profesores/gcerda/documentos/manual.pdf>,c itda(6/06/2011). [11].Enrique Palacios Municio, Fernando Remiro Domínguez, Lucas J. López Pérez,‖Microcontrolador PIC16F84 Desarrollo de proyectos‖, 2nd ed., México DF, Alfaomega, 2004, pp. 543-564. 1. El documento completo sobre el reglamento del concurso se puede encontrar en: http://es.scribd.com/doc/54663914/Segundo-Concurso-Interno- de-Robotica