INTRODUCCIÓN A LOS MICROROBOTS - SENSORES Silvia Santano Guillén Nov. 2006

COMPLUBOT – C.P. Miguel Hernández – Alcalá de Henares – Madrid – Spain [email protected]

INTRODUCCIÓN Los sensores son dispositivos electrónicos que proporcionan información del entorno a los robots. En cierta manera, los sensores implementan los “sentidos” en el robot. Resulta difícil concebir la posibilidad de un robot sin sensores. Cuanto mejores sean nuestros sensores, más eficientes serán los robots que construyamos con ellos. www.complubot.org [email protected]

1. SENSORES DE LEGO A) ACTIVOS Luz: - Analógico -Rango del 0 al 100% -(0.6 lux-760 lux)

Rotación: - Digital -16 posiciones por vuelta

B) PASIVOS Temperatura - Analógico - Rango de -20ºC a +50ºC

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Contacto: - Digital - 2 Estados

2. PUERTOS DE ENTRADA DEL RCX 3 ENTRADAS - Analógicas - Rango 0-5v - Convertidor A/D 10 bits (de 0 a 1023)

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3. SISTEMA DE ENTRADA DEL RCX • Las entradas del RCX se miden cada 3ms por el Firmware del RCX. • Los conectores de entrada disponen de dos hilos, pero en realidad necesitamos tres cables: – Alimentación – Señal – Masa

• Para solucionar esto el RCX alimenta el dispositivo durante un cierto tiempo y después realiza la medida. www.complubot.org [email protected]

4. MAS ALLA DE LOS LIMITES DEL RCX Conexión de varios sensores en el mismo puerto

• CONTACTO + CONTACTO (función OR) • CONTACTO + LUZ (el pulsador nos da una medida fuera del rango del sensor de luz)

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5. MEJORANDO EL SENSOR DE LUZ DE LEGO (I) Usos: - Siguelíneas - Distinción de colores en la superficie - Medida de distancias por infrarrojos - Detección de Roboball (infrarrojos) www.complubot.org [email protected]

Problemas -No distingue bien los colores - Mala sensibilidad con niveles bajos de luz - Gran influencia de la luz ambiente

5. MEJORANDO EL SENSOR DE LUZ DE LEGO (II) • Soluciones: Aislamos el led emisor para que no afecte al receptor. Mejora como sigue líneas y como receptor de luz.

Cambiamos el led emisor rojo por uno blanco para intentar mejorar la identificación de colores

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5. MEJORANDO EL SENSOR DE LUZ DE LEGO (III) • Soluciones: Incluimos más leds blancos para iluminar la zona a medir y ser independientes de las variaciones de la luz ambiente.

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6. NUESTROS SENSORES (I) 6.1 Sensor de inclinación I: tubo

• Dentro del tubo hay una bola metálica que puede rodar libremente. • Cuando el robot se inclina, cierra el circuito en uno de los extremos del tubo. • En el circuito de cada extremo hay una resistencia de diferente valor que podemos medir con el controlador.

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6. NUESTROS SENSORES (II) 6.2 Sensor de inclinación II: péndulo • Funciona de forma muy similar al modelo anterior. • La única diferencia está en el sistema mecánico, que en este caso, es un péndulo que bascula en función de la inclinación del robot.

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6. NUESTROS SENSORES (IV) 6.4 Sensor de posición angular absoluta

• Resistencia variable • Nos permite medir la posición de mecanismos móviles. • Rango de 0º a 270º www.complubot.org [email protected]

6. NUESTROS SENSORES (V) 6.5 Sensor de sonido

Funciona como un interruptor que se acciona por el nivel del sonido www.complubot.org [email protected]

6. NUESTROS SENSORES (VI) 6.6 Medidor de distancias por ultrasonidos Mide distancias en función del tiempo recorrido de una onda ultrasónica. Basado en un módulo SRF05. Para hacerlo compatible con el RCX le pusimos: • Oscilador astable para generar la señal de reloj • Convertidor tiempo/amplitud (filtro RC) para obtener un voltaje proporcional al tiempo www.complubot.org [email protected]

6. NUESTROS SENSORES (VII) 6.7 Medidor de distancias por infrarrojos Mide distancias en función de la amplitud de una luz infrarroja reflejada (no modulada). Nuestro sistema de medida hace que sea muy insensible a las variaciones de luz ambiente. Rango de medidas: 2 a 24 cm.

1- Corregimos

2 - Medimos

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3 - Calculamos

6. NUESTROS SENSORES (VIII) Sensor de temperatura

Resistencia NTC que varía con la temperatura.

Anemómetro

Las cazoletas van girando y contamos las vueltas que dan

Estación Meteorológica

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Medidor de radiación luminosa

Resistencia LDR que varía con la luz

7. SENSORES EN EL NXT (I) • EL NXT supone un gran avance respecto del RCX • EL NXT dispone de 4 puertos para los sensores • Hay un microcontrolador dedicado a la gestión de las entradas para los sensores. • Cada puerto dispone de un interfaz analógico (10bits) y de otro digital • El interfaz digital de cada puerto puede actuar como: • 2 entradas/salidas discretas • Bus I2C (maestro) de baja velocidad (9.6 Khz.) • En total en un NXT podemos tener 4 buses I2C www.complubot.org [email protected]

7. SENSORES EN EL NXT (II)

Contacto

Sonido

Mejor sistema mecánico que el del RCX

Mide niveles de sonido.

Luz

Reconoce tonos y patrones.

Ultrasonido

Puede trabajar tanto en modo reflexión o como medidor de nivel de luz

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Mide el tiempo que tarda una señal ultrasónica en ir y volver

CONCLUSIONES

Podemos hacer nuestros propios sensores si no están a la venta o incluso mejorar bastante los que ya existen. Perfeccionar el comportamiento de los sensores, se traduce directamente en una mejora del funcionamiento del robot.

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