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Motores y Servomotores

Los motores son dispositivos que pueden transformar la energía eléctrica en energía mecánica. Es decir, que toman la energía eléctrica y crean el movimiento físico. El sistema VEX, se divide en dos tipos principales: los motores estándar y los servomotores. La principal diferencia es muy clara y directa. Los motores estándar giran el eje dando vueltas 360º, mientras que los servomotores giran el eje en una dirección específica dentro de un rango de movimiento (120º grados para el módulo servo VEX). Nota: con los mismos comandos dados por el transmisor, los motores y servomotores VEX giran sus ejes en sentidos opuestos. Esta diferencia menor es debido a los diseños internos de los diferentes módulos de motor. Comando Transmisor

Comportamiento del motor

Comportamiento del servomotor

Nota: La forma más fácil de reconocer la diferencia entre un motor y un servo VEX, es leer el texto en la parte posterior. Ellos están etiquetados como “Motor Module” y “Servo Module”. 136

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El uso de Motores y Servos, aunque son similares en apariencia, está adecuado para distintos tipos de tareas.

Ejemplo de motor. Motores de accionamiento principal.

Los motores deben ser utilizados siempre que sea necesaria la rotación continua, como en el sistema de movimiento principal del robot. Los servomotores sólo se pueden utilizar en los casos donde los límites de movimiento están bien definidos, pero tienen la invaluable capacidad para corregirse y mantener una posición específica dentro de esos límites. Utilice los motores para alimentar las ruedas de accionamiento del robot. Las ruedas necesitan hacer continuas rotaciones completas, lo cual es exactamente el tipo de movimiento proporcionado por los motores. La rotación de movimiento hacia adelante se muestra en la imagen.

120° de Rotación Ejemplo de servomotor: Montaje direccionable Utiliza un servomotor para controlar el objetivo de una plataforma en la parte superior del robot (que se muestra con una cámara inalámbrica para fines ilustrativos). El servomotor permite posicionar la plataforma hacia una dirección específica en relación con el robot, y automáticamente se mantendrá esa posición hasta que los controles sean liberados.

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Velocidad y Torque

Un motor puede generar una cantidad fija de energía; es decir, puede proporcionar una cantidad específica de energía cada segundo, esta energía es comúnmente utilizada para hacer girar una rueda. Existe mucha energía para ser distribuida; sin embargo, existe una compensación inherente entre el Torque- la fuerza con la que el motor puede girar la rueda- y Velocidad - la velocidad a la que el motor puede girar la rueda. La exacta configuración de torque y velocidad se suele establecer mediante engranajes. Al poner diferentes combinaciones de engranes entre el motor y la rueda, el balance de torque y velocidad cambiará. Engranes Relación de engranes Puedes pensar en la relación de transmisión como un “multiplicador” en el torque y un “divisor” en la velocidad. Si tienes una relación de engranes de 2:1, tienes el doble de torque que si tuvieras una relación de engranes de 1:1, pero sólo la mitad de velocidad. Cálcular la relación de transmisión entre un par de engranes es simple. En primer lugar, identifica qué engrane es el engrane “conductor”, y cuál es el engrane “conducido”. El engrane “conductor” es el que proporciona la fuerza para girar el otro. A menudo, este engrane está unido directamente al eje del motor. El otro engrane, que está girando gracias al engrane condutor, se llama engrane conducido.

Torque

1x

Velocidad

1x

Para encontrar la relación de está transmisión, sólo tienes que contar el número de dientes del engrane “conducido”, y dividirlo entre el número de dientes del engrane condcutor. Engrane Conductor Relación de transmisión: 12:36 = 1:3 Torque: 1/3x Velocidad: 3x Engrane Conducido 138

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Engrane Conductor Relación de transmisión: 36:12 = 3:1 Torque: 3x Velocidad: 1/3x Engrane Conducido Ventaja Mecánica

Es la proporción de fuerza que una máquina puede ejercer, a la cantidad de fuerza que es inducida. La ventaja mecánica también puede ser considerada como el factor “multiplicador de fuerza” que proporciona un sistema mecánico. Si un vehículo tiene un tren de engranes con una ventaja mecánica de 2, por ejemplo, tiene el doble de fuerza disponible, lo que le permite subir las cuestas que son doblemente empinadas, o remolcar una carga que es dos veces más pesada. Esta fuerza adicional no es “libre”, viene siempre a expensas de otra cosa, como la velocidad. Nota también que la ventaja mecánica es frecuentemente fraccionada, lo que indica que la fuerza está siendo sacrificada por la velocidad o algún otro factor de rendimiento similar en un sistema.

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Engranes intermedios Se pueden insertar engranes entre los engranes conductores y los engranes conducidos. Éstos se denominan engranes intermedios, y no tienen ningún efecto sobre la relación de transmisión del robot porque sus contribuciones, en la relación de transSin engrane misión, siempre se anulan (porque son engranes conducidos en relación al primer intermedio engrane, y un engrane conductor en relación con el último engrane primero multiplica el número de dientes del engrane intermedio y luego divide entre el mismo número, por lo que siempre se cancela). Sin embargo, los engranes intermedios invierten el sentido de giro. Normalmente, el engrane conductor y el engrane conducido, giran en direcciones opuestas. Adicionando un engranaje intermedio los hará girar en la misma dirección. Adicionando un segundo engrane intermedio los hará girar en sentido contrario nuevamente.

Engrane Engrane Conductor Conducido Direcciones opuestas

1 engrane intermedio

Sin embargo, los engranes intermedios invierten el sentido de giro. Normalmente, el engrane conductor y el engrane conducido, giran en direcciones opuestas. Adicionando un engranaje intermedio los hará girar en la misma dirección. Adicionando un segundo engrane intermedio los hará girar en sentido contrario nuevamente.

2 engranes intermedios

Engrane Engrane Conductor Conducido Dirección opuesta

Engrane Engrane Conductor Conducido Misma dirección

Los engranes intermedios se suelen utilizar para invertir el sentido de giro entre dos engranes, o para transmitir la fuerza de un engrane a otro engrane más lejano (mediante el uso de múltiples engranes intermedios, puedes fisicamente cerrar la brecha).

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Relación de engranes Compuestos Los engranes compuestos se forman cuando se tiene más de un engrane en el mismo eje. Los engranes compuestos no se deben confundir con los engranes intermedios, los engranes compuestos pueden afectar la relación de transmisión global de un sistema. Engrane Conductor Engranes Intermedios Engranes Conducido

Relación de transmisión: 60:12 = 5:1 Torque: 1/5x Velocidad: 5x

En un sistema de engranes compuesto, hay varios pares de engranes. Cada par tiene su propia relación de transmisión, pero los pares están conectados entre sí, por un eje en común. El sistema de engranes compuesto resultante todavía tiene un engrane conductor y un engrane conducido, y aún cuenta con una relación de transmisión ( ahora llamada “relación de transmisión compuesta”). La relación de transmisión compuesta, entre los engranes conductores y conducidos, se calcula multiplicando las relaciones de transmisión de cada uno de los pares de engranes individuales. Engrane Conductor Engranes Intermedios

Relación de transmisión: 12:60 x 1:5 x 1:2 = 1:25 Torque: 1/25x Velocidad: 25x

Engranes Conducido

Los engranes compuestos permiten configuraciones con relaciones de transmisión que normalmente, no serían posibles de lograr con los componentes disponibles. En el ejemplo anterior, una relación de engranes compuestos de 1:25, se logró utilizando sólo engranes de 12 y 60 dientes. Esto le dará a tu robot la capacidad de girar un eje 25 veces más rápido de lo normal (aunque sólo girará con una fuerza de 1/25) 141

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Conceptos a entender

Relación de transmisión sin Sistema de Engranes

Banda

La verdadera naturaleza de la relación de transmisión es un poco más compleja que simplemente contar los dientes de los engranes. La relación de transmisión en realidad, se define como el número de rotaciones que el eje conductor tiene que hacer para girar el eje conducido. Cuando trabajas con engranes dentados o engranes de cadena, puedes encontrar el número de vueltas necesarias contando el número de dientes, como se vio anteriormente (véase “Relación de engranes”).

Con otros tipos de sistemas, se puede encontrar la “relación de transmisión”, midiendo el número de rotaciones del eje conductor y el eje conducido. Algunos de estos tipos de transmisión son sistemas de bandas y poleas o cadenas y engranes de cadena. Las transmisiones por banda o cadena, con frecuencia, se prefieren sobre los engranes cuando se necesita transferir el torque a través de largas distancias. A diferencia de la reducción con engranes rectos, la reducción por banda y cadena NO invierten la rotación. Cadena

Conducción por cadena 142

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Descargar Firmware ROBOTC en VEXNet

Accede a la comunidad virtual y reproduce el video de esta lección.

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Instalación • Configuración del Sistema Actividad14

Instalación del Driver del cable USB - Serial

En esta lección, aprenderemos a instalar el Controlador Prolific USB-a-Cable Serial. Antes de empezar, Asegúrate de tener privilegios de administrador en el equipo.

Necesitarás: 1. Una conexión a Internet 2. Un Cable de programación Serial-a-USB VEX

1. En un navegador Web, entra a la página www.robotc.net / download / cortex, localiza la sección “Download Prolific Driver to use the USB-to-Serial adapter” “. Descarga el controlador apropiado para tu versión de sistema operativo de Windows.

Descargar- Localiza el controlador apropiado para tu sistema operativo y descarga el programa. 144

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2. El archivo de instalación tiene que ser extraído del archivo descargado. Extrae el archivo de instalación haciendo clic derecho sobre el archivo descargado, selecciona la opción “Extraer todo ...”, y sigue las indicaciones que aparecen en tu computadora.

VEX Cortex

Open

2.- Extraiga el archivo. Haz clic derecho sobre el archivo que descargaste y selecciona “Extract all”

Extract all Send to Cut Copy Create shortcut Delete Rename

win7_prolific_drivers win7_prolific_drivers Organize

Open

Share with

Burn

New Folder

Favorites

Libraries

SetUp.exe

Computer

Network

Aplication

Size 2.91MB

145

Instalación • Configuración del Sistema Actividad14

3. Una vez que el archivo de instalación ha sido extraído, haz doble clic en él para iniciar el

proceso de instalación. Una vez más, sigue con las indicaciones que aparecen en tu computadora para instalar el controlador. win7_prolific_drivers win7_prolific_drivers Organize

Open

Share with

Burn

New Folder

Favorites

Libraries

3a. Iniciar la instalación. Haz doble clic en el archivo de instalación para iniciar la instalación del controlador

SetUp.exe

Computer

Network

ROBOTC Virtual Worlds VEX Tech Alpha - InstallShield Wizard

InstallShield Wizard Completed Aplication

Size 2.91MB The InstallShield Wizard has sucessfully installed ROBOTC Virtual Worlds VEX Tech Alpha. Click Finish to exit the wizard.

If you have plugged the Pl 2303 device on PC before running this setup, please unplug and then plug the cable again for direction.

Back

Finish

Cancel

4a. Siga las indicaciones. Complete la instalación de acuerdo a las instruccones en pantalla. 146

Instalación • Configuración del Sistema Actividad14

4. Conecta el cable USB-Serial a tu equipo para completar la instalación. Windows deberá reconocer el cable y agregar exitosamente el nuevo hardware.

4a. Terminar la instalación Conecta el cable USB - Serial a tu computadora para completar la instalación.

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Configuración Cortex en USB

El VEX Cortex es un dispositivo totalmente programable, esto es lo que le permite incorporar motores, sensores, pantalla LCD, y señales de control remoto en un solo robot. En el interior del cortex, hay dos procesadores separados, un procesador se encarga de todas las instrucciones de programación RobotC, y un procesador maestro controla las operaciones de bajo nivel, como el control de motores y la comunicación VEXnet. Este documento es una guía para la descarga del Master CPU Firmware y el ROBOTC Firmware al VEX Cortex mediante el cable Serial-a-USB. Necesitarás: • 1 Microcontrolador VEX Cortex con una batería de Robot de 7.2V • Una computadora con ROBOTC para Cortex y PIC instalado • 1 Cable USB A-A

1. Dejando el interruptor “POWER” apagado “OFF”, conecta el cortex a la computadora mediante el cabble USB A-A. Una vez que el cable esté conectado, mueve el interruptor a la posición de encendido “ON”. 1a. Conecta el Cortex a tu PC. Utilizá el cable USB A-A para conectar el Cortex a tu PC Nota: El orden detallado en este paso es crucial. Cuando el cortex está encendido, inmediatamente trata de determinar cómo es conectado (mediante una VEXnet, USB o sin conexión). Algo de energía es proporcionada al cortex a través de la USB, lo que le permitirá determinar que se ha conectado a la computadora. 1b. Encienda el Cortex. Asegúrese de que una batería de 7.2V esté conectada al robot y encienda el Cortex. Nota: Si el cortex está conectado al robot, se recomienda apoyarlo en una superficie elevada para evitar que las ruedas hagan contacto con la superficie. Los motores se pueden activar y apagar durante el proceso de descarga del firmware. 148

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2. Especifica en ROBOTC que estás utilizando un Cortex y la forma en que está conectado a la computadora. ROBOTC File

Edit

X View

Robot

Window

Help

Function Explorer View Solution Explorer View

{

Debugger Output

+ _C Constructs - Natural Languaje + Robot Motion + Setup + Movement

Debugger windows Debugger Editor - Font In Editor - Font De Function explorer - Font In Function explorer - Font De Show SplashScreen on Startup

Preferences

+ Special

Auto Save Before Comple

+ Until

Open Last Project on Startup

+ Wait

Highlight Program Execution

2a. Preferencias detalladas. ir aview > Preferences y selecciona Detailed preferences... ROBOTC Preferences Platform

X

Enviroment

Platform Type Natural Language Library (VEX Cortex) Communications port

Compiler Code Optimization Detailed Preferences

2b. Configuración de plataforma. Asegúrate de que has seleccionado la pestaña de Platform en la ventana de Preferences en ROBOTC. A continuación, especifica Natural Language (VEX Cortex) como el tipo de plataforma.

USB Wired Cable #1

Automatic selection USB Wired Cable #1 COM1 (Comunnications port)

OK

F5 F7

Finalmente, para programar directamente a través del cable USB A-A, selecciona la opción que especifica la conexión por cable USB. Cancel

Apply

Help

Pulsa ACEPTAR para finalizar la configuración.

Nota: El tipo de plataforma también puede ser modificado al entrar al menú ROBOT de ROBOTC, seleccióna el tipo de plataforma y selecciona una de las opciones disponibles. Además, debes utilizar la opción de “Automatic Selection” si vas a cambiar entre VEXnet, utilizando el cable de programación Serial a USB y el cable USB A-A. 149

Instalación • Configuración del Sistema Actividad14

3. El método de descarga VEX Cortex controla, cómo ROBOTC descarga el firmware y los programas al Cortex, así como los tipos de conexiones que el Cortex checa cuando se enciende. Confirma que tu método de descarga VEX Cortex esté configurado para descargar sólo mediante USB.

Robot

Window

Help

Compile and Download program Solution Explorer View

+ -

F5 F7

VEX Cortex Download Method Compiler Target

Download Using VEXnet or USB

Debugger Windows

Download for Competition (VEXnet)

Download Using USB Only

VEX Troubleshooter Platform type Motors and Sensors Setup Download Firmware

Opción 1: Descargar Utilizando VEXnet o USB Con esta opción seleccionada, ROBOTC descargará el ROBOTC Firmware y los programas al Cortex mediante una conexión VEXnet o USB. En este modo, cuando el Cortex está encendido buscará una conexión USB o VEXnet, antes de ejecutar un programa. (Se debe seleccionar la opción de “Automatic Selection Communication Port”, en las preferencias de RobotC, si vas a cambiar entre VEXnet y USB como métodos de descarga). Opción 2: Descargar Utilizando sólo la USB Con esta opción seleccionada, ROBOTC descargará el ROBOTC Firmware y los programas al Cortex, sólo mediante la conexión USB. En este modo, cuando el Cortex está encendido procederá de inmediato a ejecutar el programa. Esta opción no se recomienda si estás utilizando el VEXnet Joystick para descargar al Cortex, o el control remoto. Opción 1: Descargar para Competencia (VEXnet) Esta opción deshabilita el depurador de ROBOTC y no se recomienda para uso en el aula. Nota Importante: Reiniciando el Cortex El método de descarga VEX Cortex es almacenado en ROBOTC y en el Cortex. Si cambias la configuración, el Cortex debe ser apagado y encendido antes de que el cambio sea ejecutado. 150

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4. Ir a Robot > Download Firmware > Master CPU Firmware y selecciona “Standard” File para descargar el “Master CPU Firmware” más reciente a tu robot. Robot

Window

Help

Compile and Download program Compile Program VEX Cortex Download Method Software Inspection

+ -

F5 F7

Debugger Debugger Windows Remote Control Troubleshooter Platform type Motors and Sensors Setup ROBOTC Firmware

Download Firmware

Master CPU Firmware

Standard File(WIFI_RC_2p0_V2_71.bin)

VEXnet joystick Firmware

Last File Downloaded (WIFI_RC_2p0_V2_71.bin)

Download Progress Writing... 38%

Cancel

4. El Progreso de Descarga Una ventana de “Download Progress” aparecerá y comenzará el proceso de descarga. Cuando la ventana se cierre, la descarga del firmware ha sido completada. Un mensaje de ROBOTC aparecerá, y te recordará que tienes que descargar también el ROBOTC firmware. ROBOTC Message

Firmware for master CPU has been successfully downloaded. Firmware for user CPU should now be downloaded as well

OK

Nota: Sólo es necesario descargar el “Master CPU Firmware”, la primera vez que empiezas a utilizar el VEX Cortex con ROBOTC, o cuando se actualice a una versión más reciente de ROBOTC. El cambio de programas o métodos de descarga no requieren de una nueva descarga del firmware. 151