1
µrobot Diego

• A. Vicente,E. Espino, R. Aguilar, B. Curto, V.
  Moreno
• Dpto. Informática y Automática
• Universidad de Salamanca

2
Indice

• Descripción del robot
• Sensores
• Actuadores
• Procesamiento
• Conclusiones

3
Descripción de Diego

• Robot rastreador
• Capaz de seguir una línea negra sobre fondo
  blanco
• Capaz de ir por la bifurcación correcta
• Limitaciones de tamaño 20x30 cm
• Velocidad entre 40 50 cm/s
• Sencillo y de bajo coste

4
Descripción de Diego

• Sensores y actuadores
• Sensores que detectan la línea negra
• Actuadores para mover el robot
• Ciclo clásico

5
Sensores

• Hardware
• 8 sensores de infrarrojos (CNY-70)
• Disposición en V invertida

6
Sensores

• Software
• Lectura a través de un puerto del procesador
• Entrada leída por sondeo
• Tratamiento de la entrada
• Independencia del ancho de la pista
• Detección de bifurcaciones
• Admisión de tolerancias

7
Sensores

• Tratamiento de la entrada
• Búsqueda de la dirección
• de la marca
• Detección de huecos
• (marcas de bifurcaciones)

8
Sensores

• Funciones implementadas
• bitDerecho
• Devuelve un número entre el 0 y el 8 que indica
  el primer bit puesto a 1 por la parte derecha
• bitIzquierdo
• Devuelve un número entre el 0 y el 8 que indica
  el primer bit puesto a 1 por la parte izquierda
• hayHueco
• Devuelve 0 (falso) o 1 si hay huecos
• ladoMarca
• Devuelve 1 si la marca es por la derecha o 2 si
  es por la izquierda
• Comparamos por qué lado ha crecido más la lectura
  respecto a la lectura anterior a la marca

9
Actuadores

• Hardware
• 2 Motores procedentes de modelismo
• Reductora incorporada
• Circuitería de control PWM integrada
• Necesidad de trucarlos
• Ruedas de 14 cm acopladas a los motores

10
Actuadores

• Características técnicas
• 45º en 0,12 s
• Alimentación entre 4,5V y 6V
• Montaje opuesto
• Separación entre ruedas de 10 cm
• Giro diferencial de radio mínimo de unos 5 cm
• Velocidad lineal máxima de unos 45 cm/s

11
Actuadores

• Software
• Control PWM de unos 4,5 ms
• 8 niveles de velocidad adelante y 8 atrás
• Escritura del valor del ciclo PWM en un puerto de
  8 bits

12
Procesamiento

• Hardware
• Micro 16F876A de Microchip
• Instrucciones RISC
• 4 MHz (1MIPS)
• 8k Memoria
• 3 Puertos E/S multipropósito
• Control PWM
• Conversores A/D
• Temporizadores,...

13
Procesamiento

• Programación
• Utilización del compilador C2C
• Ventajas de C vs Ensamblador
• No es un sistema crítico que requiera código
  óptimizado
• Permite pensar en alto nivel
• Manejo de estructuras de datos y de código
  complejas
• Programación con tarjeta SMT2
• Puerto serie del PC

14
Procesamiento

• Software
• Modelo básico (entrada-proceso-salida)
• Problemas a resolver
• Detectar marcas de bifurcación y tomar
  bifurcaciones correctamente
• Máquina de estados
• Robot sobre la línea de la forma más eficiente
  posible
• Lógica borrosa
• 2 Tablas precalculadas

15
Máquina de estados

• Detectar marcas de bifurcación y tomar
  bifurcaciones correctamente.
• Definición de un AFD. (Estados, eventos,
  acciones)
• Tres estados de funcionamiento
• 0 Control normal (seguimiento de línea)
• 1 Detección de marca de bifurcación
• 2 Control lateral según la marca leída
• Eventos
• A Hueco detectado
• A Hueco durante un tiempo determinado
• B Línea detectada (sin huecos)
• C Temporizador (se ha alcanzado un tiempo
  determinado)

16
Máquina de estados

• Acciones
• En 0 Control normal. Bit derecho Bit
  Izquierdo.
• En 1 Control lateral. Opuesto al lado de la
  marca. 2 bitNoMarca
• En 2 Control lateral Del lado de la marca. 2
  bitLadoMarca.

17
Sistema de Control Borroso
Dirección (Posición Línea)
PotenciaMotorIzquierdo PotenciaMotorDerecho
18
Variables de entrada

• Situación de la línea negra respecto al frente
  del robot

Funciones de pertenencia (Variable lingüística
DIRECCIÓN
19
Variables de Salida

• R Potencia a aplicar al motor derecho
• L Potencia a aplicar al motor izquierdo

Funciones de pertenencia Var. lingüística
Potencia Motor Derecho
20
Reglas Borrosas

• Ejemplo GIRO DIFERENCIAL
• IF entorno es difícil AND dirección es
  negativa(línea-izq) THEN
• potencia del motor derecho es negativo alto (nh)
  
• AND potencia del motor izquierdo es positivo
  alto (ph)

21
Control Borroso
Tablas Potencia Controlador Borroso
22
Conclusiones

• Aplicación práctica de lógica borrosa
• Implementación sobre un procesador de bajas
  prestaciones y bajo coste
• Robustez de funcionamiento
• Campeón del concurso ALCABOT-2002
• Subcampeón del concurso ROBOLID-2003 (Fase
  clasificatoria de Castilla-León)

23
µrobot Diego