Laboratorio de Rob

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INSTITUTO TECNOLÓGICO AUTÓNOMO DE MÉXICO

• Laboratorio de Robótica
• Diseño Electrónico SSL
• Octavio Ponce Madrigal
• Jesús G. Rodríguez Ordoñez
• Profr Dr. Alfredo Weitzenfeld Ridel

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Agenda

• Introducción
• Diseño Electrónico
• Suministro de energía
• Módulo Digital
• Módulo Analógico
• DSP
• Software para diseño electrónico

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Arquitectura de un equipo SSL
Señal de Video 1
Sistema de Visión
Señal de Video 2
Posiciones de los Robots y Pelota
Sistema de Inteligencia Artificial
Módulo de Comunicación
Comandos a los Robots
Señales del Árbitro
Robot
Control del Árbitro
Módulo de Comunicación
Mecánica
Electrónica
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Funcionalidad Básica

• Recibir la información enviada por IA, procesarla
  y ejecutarla.
• Desplazarse dentro de la cancha.
• Patear la pelota para enviar pases y marcar
  goles.
• Controlar la pelota, de modo que se puedan
  desplazar sin perderla.
• Bloquear tiros del equipo contrario para evitar
  pases y goles.

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Componentes de un Robot SSL
Módulo de Comunicación
Sistema de Identificación
Suministro de Energía
Procesador Central
Sistema de Pateo
Sistema de Control de Pelota
Sensores
Sistema de Monitoreo
Sistema de Control Motriz
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Arquitectura de un Robot SSL
7
Módulos Electrónica
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Tarjetas Electrónicas
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SUMINISTRO DE ENERGÍA

• Alimentar de voltaje y corriente al robot.
• Suministro analógica
• Suministro digital
• Medidores de baterías

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SUMINISTRO ANALÓGICO

• La parte analógica se alimenta con un voltaje de
  16 volts provenientes de un arreglo de 6 baterías
  de 8 volts.

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SUMINISTRO DIGITAL

• La parte digital se alimenta con un voltaje de 8
  volts provenientes de un arreglo de 3 baterías de
  8 volts.

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Medidor de Baterías Analógico

• Tres leds indicadores.
• Led verde voltaje gt 16 volts
• Led amarillo 14.8 ltvoltajelt16
• Led rojo voltaje lt 14.8 volts

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Medidor de Baterías Analógico

• El comparador funciona con voltajes entre 0,5
  volts. Por lo tanto usamos un divisor de voltaje

R1 R2
(5/27)R1R2
(25/123)R1R2
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Medidor de Baterías Analógico
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Medidor de Baterías Digital

• Led verde voltaje gt 8 volts
• Led amarillo 7.4 ltvoltajelt8
• Led rojo voltaje lt 7.4 volts

R1 R2
(5/11)R1R2
(25/49)R1R2
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Tarjeta Suministro de Energía
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Módulo Digital

• Circuitos lógicos para la identificación,
  comunicación y sensado del robot.
• ID Robot
• Transceiver
• Sensores de pelota

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IDENTIFICADOR DEL ROBOT

• Identificar el robot mediante un Switch ID y un
  Display de 7 segmentos.
• Un Switch que manda una señal lógica de 4 bits al
  DSP, el cual decodifica para obtener el ID. El
  DSP manda la misma señala un Driver que
  controlara cada uno de los segmentos del display.

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IDENTIFICADOR DEL ROBOT
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TRANSCEIVER

• Recibir los comandos de IA

Bloque Dispositivo Cantidad de información
Control Control de pelota (Cpel) 1 bit
Control Pateo de pelota (Ppel) 1 bit
Control Dirección motor1 (DM1) 1 bit
Control Dirección motor2 (DM2) 1 bit
Control Dirección motorN (DMN) 1 bit
Velocidades Velocidad motor1 8 bits
Velocidades Velocidad motor2 8 bits
Velocidades Velocidad motorN 8 bits
Estructura del paquete de información para un
robot.
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TRANSCEIVER

• T 5N 6 bytes
• Donde Ttamaño de la trama
• Nnúmero de motores

Control Robot1 Robot2 Robot3 Robot4 Robot5
1 byte P bytes P bytes P bytes P bytes P bytes
Estructura de la trama del módulo de comunicación.
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TRANSCEIVER

• Radiometrix (RPC-914/869-64)
• Frecuencias de 914MHz o 869MHz

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TRANSCEIVER
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CONTROL DE MOTORES

• Circuito Integrado L6207D

Entradas Entradas Función
EN Vcc DIR1Vcc, DIR2GND Adelante
EN Vcc DIR1GND, DIR2Vcc Atrás
EN GND DIR1X, DIR2X Detenido
XCualquier valor, Vcc o GND Voltajes para el
funcionamiento de los motores
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CONTROL DE MOTORES
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Acoplamiento

• Evitar daños al DSP.
• El acoplamiento se hace con un led infrarrojo y
  un fototransistor.
• Cuando el LED emite luz, ilumina el
  fototransistor y éste conduce.
• La corriente de salida es proporcional a la
  corriente de entrada.
• La entrada y la salida están 100 aisladas.

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Optoacoplador
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Señales PWM

• Un motor puede controlarse mediante la
  disminución del voltaje aplicado al rotor. Hay
  dos problemas con este enfoque.
• Para solucionar este problema se utiliza la
  Modulación por Ancho de Pulso (PWM Pulse Width
  Modulation).
• Es una técnica en la que se modifica el ciclo de
  trabajo de una señal periódica (generalmente
  cuadrada).

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Señales PWM
Ciclo de trabajo 20
Ciclo de trabajo 50
Ciclo de trabajo 80
30
Señales PWM

• En lugar de aplicar al motor un voltaje reducido
  en 50, se aplica el voltaje máximo, pero sólo la
  mitad de las veces.
• El efecto total es una serie de aceleraciones y
  desaceleraciones, que producen un efecto similar
  a la reducción del voltaje aplicado.

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Señales PWM
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Diagrama Lógico TarjetaDigital-Analógica
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PCB Tarjeta Digital-Analógica
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Pateo de la pelota

• Encontrar un dispositivo lo suficientemente
  pequeño para que quepa en el robot y lo
  suficientemente poderoso para que la pelota salga
  impulsada con fuerza.
• Se ha generalizado el uso de un solenoide

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Solenoide

• Cuando la corriente fluye por la bobina, las
  líneas de fuerza salen por uno de sus extremos y
  entran por el extremo opuesto.

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Solenoide

• esas líneas de fuerza se aprovechan para que un
  núcleo ferromagnético sea impulsado con fuerza
  para que el robot pueda lanzar la pelota.

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Componentes del Kicker

• Requiere una gran cantidad de voltaje y corriente
  eléctrica.
• Necesita de un circuito permita almacenar carga y
  permita disponer de ella cuando sea necesario
  patear la pelota.

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Componentes del Kicker
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Generador de alto voltaje

• DC-DC
• Voltaje de entrada de 16V (DC), lo eleva a 110V
  (DC).
• Mientras este encendido sigue convirtiendo (se
  acaban las baterías)
• Se necesita un interruptor Relay
• Relay interruptor electromagnético

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Capacitores

• El voltaje generado se almacena en un par de
  capacitores (2200µF y 200 V) conectados en
  paralelo.
• La carga permanece almacenada para que cuando se
  requiera, se descarguen y accionen el solenoide.

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Descarga

• El voltaje de los capacitores se envía al
  solenoide.
• Es importante que el robot tenga la pelota al
  momento de la descarga y no se desperdicie
  energía
• Dos etapas Sensado y activación.

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Descarga

• Sensado Se utilizó un diodo emisor de luz
  infrarroja y un fototransistor.
• Activación La activación del sistema de pateo se
  realiza por software.

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• Control electrónico de intensidad de la corriente
  de descarga, por medio de un MOSFET

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Tarjeta del Kicker
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Dribbler

• Hacer desplazamientos manteniendo la pelota en su
  poder.
• Un motor hace girar un rodillo de algún material
  que brinde adherencia a la pelota.

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Procesamiento en el Robot

• La unidad central de procesamiento del robot es
  la encargada de recibir el paquete del módulo de
  comunicación inalámbrica y que, de acuerdo con un
  programa residente en la memoria del mismo,
  interpreta los comandos de IA para enviar señales
  a los circuitos del robot para ejecutar alguna
  acción.

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DSP

• A partir de la generación de robots EK2004 se ha
  utilizado un Procesador Digital de Señales (DSP).
• Procesa señales en tiempo real.
• Ideal para aplicaciones que no toleran el
  retardo.
• eZdsp LF2407 Espectrum Digital, Inc.
• DSP Texas Instrument TMS320F2812