Tabla de contenido
I.
ASPECTO INFORMATIVO ............................................................. .............................................................................................. ................................. 2
1.
Título: ..................................................................... ............................................................................................................................ ....................................................... 2
2.
Personal investigador: .................................................................. ................................................................................................... ................................. 2
Yovera Huamán Mijail Hebert 090812-K (responsable del equipo d investigscion) ............. 2 Suarez Suxe José 090806-K ................................................................................................... 2 1.
MARCO LÓGICO .................................................................... ................................................................................................................ ............................................ 3
1.1.
Situación problemática......................................... problemática................................................................................................. ........................................................ 3
1.1.1.
Antecedentes ............................................................... ............................................................................................................ ............................................. 3
1.1.2.
Base teórica .................................................................. .............................................................................................................. ............................................ 4
1.2.
Problema .................................................................... ........................................................................................................................... ....................................................... 9
1.3.
Hipótesis ..................................................................... ............................................................................................................................ ....................................................... 9
1.4.
Objetivos .................................................................... ........................................................................................................................... ....................................................... 9
1.4.1.
Objetivo general .............................................................. ......................................................................................................... ........................................... 10
1.4.2. Objetivo específico ................................................................. ........................................................................................................... .......................................... 10 1.5.
Justificación e importancia de la investigación ............................................................ 10
1.6. Definición de términos y conceptos ................................................................................. 10 2. MARCO METODOLOGICO............................................................ ....................................................................................................... ........................................... 10 2.1.
Modo de de investigación ................................................................... .................................................................................................. ............................... 10
2.2.
Tipo de investigación .......................................................... ..................................................................................................... ........................................... 10
2.3.
Contrastación de hipótesis .............................................................. ............................................................................................. ............................... 10
2.3.1 Modelo lógico de contrastación .................................................................. ...................................................................................... .................... 10 2.3.2. Modelo empírico, experimental experimental u operacional de contrastación ................................... 10 2.4 Población y muestra estadística de estudio ............................................................... ........................................................................ ......... 11 2.5. Materiales Materiales de laboratorio o de campo ......................................................... ............................................................................. .................... 11 2.8. Evaluación de impacto ............................................................................................... ........................................................................................................ ......... 11 2.9. Comunicación de resultados .............................................................. .............................................................................................. ................................ 11 2.10. Esquema de contenido .......................................................... ..................................................................................................... ........................................... 11 III. ASPECTOADMINISTRATIVO ............................................................... ............................................................................................... ................................ 12 1.1
Cronograma de actividades del proyecto ................................................................. 12
1.2
Presupuestos ..................................................................... ............................................................................................................... .......................................... 13
1.3
Financiamiento .................................................................. ............................................................................................................ .......................................... 13
III.
REFERENCIAS bibliográfica y linkografica: .......................................................... ................................................................... ......... 13
PERFIL DE INVESTIGACION I.
ASPECTO INFORMATIVO 1. Título:
“ROBOT DE LABERINTO SUYOMON”
2. Personal investigador: 2.1.
Autores Responsables:
Yovera Huamán Mijail Hebert 090812-K (responsable del equipo d investigscion)
[email protected] Cel. 979962695 Montaño Guerrero Richard 090796-E
[email protected] Cel. 978058304 Suarez Suxe José 090806-K
[email protected] Cel. 978116670 2.2.
Asesor:
Ing. Aldo Germán Yenque Gallo. 3. Centro o instituto de investigación : Escuela de Ingeniería Electrónica de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo 4. Área de investigación Área de ciencias aplicado a Ingeniería Línea: microcontroladores 5. Lugar de ejecución Laboratorio De La Escuela Profesional De Electrónica.
6. Duración estimada: 1 mes(30 dias). 7. Fecha de inicio Jueves 07 de Junio de 2012. 8. Fecha de finalización Jueves 05 de Julio de 2012. II.
ASPECTO DE LA INVESTIGACIÓN 1. MARCO LÓGICO 1.1.
Situación problemática
En la sociedad actual no encontramos con diversos problemas entre ellos las INVIDENTES los que tienen la incapacidad de ver. Agregar este dispositivo en los andadores infantiles o andadores de personas incapacitadas de poder movilizarse, asi también en la utilizacion de navegación nocturna Nuestro Robot de laberinto “SUYOMON” realizará el recorrido previsto, en el menor tiempo posible, identificando las paredes de un laberinto que puede conocerse de antemano, y así poder programarse. Para esto se trabajara en los diversos aspectos físicos del carrito, sean estos el armado y utilización correcta de los componentes, y la programación del mismo. 1.1.1. Antecedentes A nivel regional tenemos el grupo AHION que represento a la UNPRG en el congreso internacional INTERCON UNI 2011 de la sección 9 de la IEEE. A nivel nacional tenemos a los alumnos de la UNI Entre las principales dificultades que se hayan presentado en proyectos anteriores tenemos: -La batería utilizada en el carrito de laberinto no era la adecuada. -No se tuvo en cuenta el peso y la distribución del mismo, asi como la elección de los engranajes. -La iluminación externa. -La duración de la batería. -El tamaño del carro de laberinto. -La calidad de los componentes. -La eficiencia de la programación.
1.1.2. Base teórica Robot: Es un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La palabra robot puede referirse tanto a mecanismos físicos como a sistemas virtuales de software, aunque suele aludirse a los segundos con el término de bots. Actualmente podría considerarse que un robot es una computadora con la capacidad y el propósito de movimiento que en general es capaz de desarrollar tareas según su programación. Por lo general, la gente reacciona de forma positiva ante los robots con los que se encuentra. Los robots domésticos para la limpieza y mantenimiento del hogar son cada vez más comunes en los hogares. Robot de laberinto: Robo tipo vehículo capaz de encontrarla salida un laberinto, que aplícalos conocimientos que tienen sobre los métodos de resolución con algoritmos y el uso de sensores, y así permitan al vehículo desplazarse a través de laberintos que el robot desconoce ,con solo tener información de entrada oposición inicial y la salida o posición final a la cual debe llegar. Algoritmo Es un conjunto prescrito de instrucciones o reglas bien definidas, ordenadas y finitas que permite realizar una actividad mediante pasos sucesivos que no generen dudas a quien deba realizar dicha actividad. Dados un estado inicial y una entrada, siguiendo los pasos sucesivos se llega a un estado final y se obtiene una solución. MPLAB Entorno de desarrollo integrado (IDE) es un conjunto de herramientas libres e integrada para el desarrollo de aplicaciones integradas que utilizan PIC de Microchip ® y dsPIC®microcontroladores. MPLAB IDE se ejecuta como una aplicación de 32 bits de MS Windows ® , es fácil de usar e incluye una serie de componentes de software libre para el desarrollo de aplicaciones rápido y depuración de super-cargado. MPLAB también sirve como una interfaz única y unificada gráfica de usuario para más Microchip y software de terceros y herramientas de desarrollo de hardware. Moviéndose entre las herramientas es muy fácil, y la actualización del simulador de software libre para depuración de hardware y herramientas de programación se realiza en un instante, porque MPLAB tiene la misma interfaz de usuario para todas las herramientas. Motor Un motor es una máquina, que produce energía mecánica, es decir movimiento con fuerza, de energía eléctrica, química u otra.
Servomores Es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. Un servomotor es un motor eléctrico que consta con la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como en posición. Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radio control y en robótica, pero su uso no está limitado a estos. Microcontrolador Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica.
Memoria ROM (Memoria de sólo lectura)
Memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio)
Líneas de entrada/salida (I/O) También llamados puertos
Lógica de control Coordina la interacción entre los demás bloques
Eso no es todo, algunos traen funciones especiales. Microcontrolador PIC Los PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650. El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral InterfaceController (controlador de interfaz periférico). Hoy en día multitud de PICs, vienen con varios periféricos incluidos (módulos de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en lenguaje ensamblador, y puede ser de 12, 14, 16 ó 32 bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro). Los PICs actuales vienen con una amplia gama de mejoras hardware incorporados:
Núcleos de CPU de 8/16 bits con Arquitectura Harvard modificada
Memoria Flash y ROM disponible desde 256 bytes a 256 kilobytes
Puertos de E/S (típicamente 0 a 5,5 voltios)
Temporizadores de 8/16 bits
Tecnología Nanowatt para modos de control de energía
Periféricos serie síncronos y asíncronos: USART, AUSART, EUSART
Conversores analógico/digital de 8-10-12 bits
Comparadores de tensión
Módulos de captura y comparación PWM
Controladores LCD
Periférico MSSP para comunicaciones I²C, SPI, y I²S
Memoria EEPROM interna con duración de hasta un millón de ciclos de lectura/escritura
Periféricos de control de motores
Soporte de interfaz USB
Soporte de controlador Ethernet
Soporte de controlador CAN
Soporte de controlador LIN
Soporte de controlador Irda
Programadores
PICStart Plus (puerto serie y USB)
Promate II (puerto serie)
MPLAB PM3 (puerto serie y USB)
ICD2 (puerto serie y USB)
ICD3 (USB)
PICKit 1 (USB)
IC-Prog 1.06B
PICAT 1.25 (puerto USB2.0 para PICs y Atmel)
WinPic 800 (puerto paralelo, serie y USB)
PICKit 2 (USB)
PICKit 3 (USB)
Terusb1.0
Eclipse (PICs y AVRs. USB.)
MasterProg (USB)
Proteus Proteus es una compilación de programas de diseño y simulación electrónica, desarrollado por LabcenterElectronics que consta de los dos programas principales: Ares e Isis, y los módulos VSM y Electra. Isis Intelligent Schematic Input System (Sistema de Enrutado de Esquemas Inteligente) permite diseñar el plano eléctrico del circuito que se desea realizar con componentes muy variados, desde simples resistencias, hasta alguno que otro microprocesador o microcontrolador, incluyendo fuentes de alimentación, generadores de señales y muchos otros componentes con
prestaciones diferentes. Los diseños realizados en Isis pueden ser simulados en tiempo real, mediante el módulo VSM, asociado directamente con ISIS. Ares Advanced Routing and Editing Software (Software de Edición y Ruteo Avanzado); es la herramienta de enrutado, ubicación y edición de componentes, se utiliza para la fabricación de placas de circuito impreso, permitiendo editar generalmente, las capas superficial (Top Copper), y de soldadura (BottomCopper). PWM (modulación por ancho de pulso) La modulación por anchura de pulsos (ó PWM, del ingles pulse-widthmodulation) es una técnica de modulación en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica para, entre otras cosas, variar la velocidad de un motor. El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en relación al período. Cuando mas tiempo pase la señal en estado alto, mayor será la velocidad del motor. Este tren de pulsos, en realidad, hace que el motor marche alimentado por la tensión máxima de la señal durante el tiempo en que esta se encuentra en estado alto, y que pare en los tiempos en que la señal esta en estado bajo. SENSOR: Un sensor no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular. Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc... todos aquellos componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de componentes activos. Pero el tema constructivo de los captadores lo dejaremos a un lado, ya que no es el tema que nos ocupa, más adelante incluiremos en el WEB SITE algún diseño en particular de algún tipo de sensor. DESCRIPCIÓN DE ALGUNOS SENSORES: Pretendo explicar de forma sencilla algunos tipos de sensores. Sensores de posición: Su función es medir o detectar la posición de un determinado objeto en el espacio, dentro de este grupo, podemos encontrar los siguientes tipos de captadores; Los captadores fotoeléctricos: La construcción de este tipo de sensores, se encuentra basada en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas, diodos LED, diodos láser etc...) y una célula receptora de dicha señal, como pueden ser fotodiodos, fototransistores o LDR etc. Este tipo de sensores, se encuentra basado en la emisión de luz, y en la detección de esta emisión realizada por los fotodetectores.
Según la forma en que se produzca esta emisión y detección de luz, podemos dividir este tipo de captadores en: - Captadores por barrera. Estos detectan la existencia de un objeto, porque interfiere la recepción de la señal luminosa. Captadores por reflexión; La señal luminosa es reflejada por el objeto, y esta luz reflejada es captada por el captador fotoeléctrico, lo que indica al sistema la presencia de un objeto. Sensores de contacto: Estos dispositivos, son los más simples, ya que son interruptores que se activan o desactivan si se encuentran en contacto con un objeto, por lo que de esta manera se reconoce la presencia de un objeto en un determinado lugar. Captadores de circuitos oscilantes: Este tipo de captadores, se encuentran basados en la existencia de un circuito en el mismo que genera una determinada oscilación a una frecuencia prefijada, cuando en el campo de detección del sensor no existe ningún objeto, el circuito mantiene su oscilación de un manera fija, pero cuando un objeto se encuentra dentro de la zona de detección del mismo, la oscilación deja de producirse, por lo que el objeto es detectado. Estos tipos de sensores son muy utilizados como detectores de presencia, ya que al no tener partes mecánicas, su robustez al mismo tiempo que su vida útil es elevada. Sensores por ultrasonidos: Este tipo de sensores, se basa en el mismo funcionamiento que los de tipo fotoeléctrico, ya que se emite una señal, esta vez de tipo ultrasónica, y esta señal es recibida por un receptor. De la misma manera, dependiendo del camino que realice la señal emitida podremos diferenciarlos entre los que son de barrera o los de reflexión. Captadores de esfuerzos: Este tipo de captadores, se encuentran basados en su mayor parte en el empleo de galgas extensométrica, que son unos dispositivos que cuando se les aplica una fuerza, ya puede ser una tracción o una compresión, varia su resistencia eléctrica, de esta forma podemos medir la fuerza que se está aplicando sobre un determinado objeto. Sensores de Movimientos: Este tipo de sensores es uno de los más importantes en robótica, ya que nos da información sobre las evoluciones de las distintas partes que forman el robot, y de esta manera podemos controlar con un grado de precisión elevada la evolución del robot en su entorno de trabajo. Dentro de este tipo de sensores podemos encontrar los siguientes:
- Sensores de deslizamiento: Este tipo de sensores se utiliza para indicar al robot con que fuerza ha de coger un objeto para que este no se rompa al aplicarle una fuerza excesiva, o por el contrario que no se caiga de las pinzas del robot por no sujetarlo debidamente. - Sensores de Velocidad: Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular, pero la aplicación más conocida de este tipo de sensores es la medición de la velocidad angular de los motores que mueven las distintas partes del robot - Sensores de Aceleración: Este tipo de sensores es muy importante, ya que la información de la aceleración sufrida por un objeto o parte de un robot es de vital importancia, ya que si se produce una aceleración en un objeto, este experimenta una fuerza que tiende ha hacer poner el objeto en movimiento.
1.2.
Problema
¿Cómo podemos lograr una máxima eficiencia del robot durante el recorrido? ¿Cómo podemos evitar y esquivar chocar con los obstáculos? 1.3.
Hipótesis
Una de nuestras funciones consistirá en realizar la modulación del PWM para aumentar la eficiencia de los sensores cny70 que se verán afectados por la iluminación externa. Añadido a esto, también utilizaremos nuestros conocimientos de tecnología nanowatt y lo aplicaremos al mismo. Puesto que la finalidad de nuestro robot-laberinto consistirá en realizar el menor recorrido y a la vez en el menor tiempo posible de forma autónoma para lograr salir de un laberinto evitando chocar con las paredes, lo que nos hace pensar que su aplicación se daría en el campo de la minería o también como robot espía, ya que nos puede brindar información de su recorrido y concluir cuál de ellos es el más corto. También puede plantearse como proyecto piloto para ayudar a un invidente a en su recorrido de una cierta trayectoria, y simplificando la misma, etc. 1.4.
Objetivos
1.4.1. Objetivo general Implementar las herramientas utilizadas en la materia, además de otros campos auxiliares, para llevar a cabo un robot tipo vehículo que sea capaz de resolver un laberinto. Optimizar la utilización de los recursos disponibles para la obtención de resultados deseados.
1.4.2. Objetivo específico Detallar los pasos necesarios para el desarrollo de este proyecto tanto para su resolución como para una limita implementación. Obtener resultados positivos en la prueba, simulación, modulación y calibración del proyecto. Implementar algoritmos de Inteligencia Artificial, para que la búsqueda de la solución sea de manera inteligente. 1.5.
Justificación e importancia de la investigación
El presente proyecto será presentado en el próximo congreso a realizarse en la Pontificia Universidad Católica del Perú. El presente proyecto tiene trascendencia de carácter tecnológico. 1.6. Definición de términos y conceptos
2. MARCO METODOLOGICO 2.1.
Modo de investigación Interdisciplinario
2.2.
Tipo de investigación Tecnológica formal
2.3.
Contrastación de hipótesis
2.3.1 Modelo lógico de contrastación
2.3.2. Modelo empírico, experimental u operacional de contrastación
2.4 Población y muestra estadística de estudio 2.4.
Materiales de laboratorio o de campo
Computadora o laptop. Grabador de PIC. Software MPLAB. Osciloscopio. Multitester. Fuente de voltaje. Componentes electrónicos.
2.8. Evaluación de impacto
Un sistema de control motores de forma automática, tienen un gran impacto a nivel industrial, ya que tienen muchas áreas de aplicación; también el impacto que podamos causar en nuestro compañeros (estudiantes) y docentes, es la de obtener una sistema automático preciso y eficiente. 2.9. Comunicación de resultados
Nuestro proyecto será divulgado en la red social e internet (youtube), asi como también de forma expositiva en hora de clase. 2.10. Esquema de contenido
RESUMEN DE PROYECTO FUNDAMENTOS TEORICOS
S E U Q O L B E D A M A R G A I D
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA JUSTIFICACION E IMPORTANCIA BASES DE LA INVESTIGACION
METODOLOGIA
CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA IMPACTO GENERADO IMPLEMENTACION DEL CIRCUITO LOGICO
RESULTADOS
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIAS Y ANEXOS
III. ASPECTOADMINISTRATIVO 1.1
Cronograma de actividades del proyecto
TAREAS PROGRAMADAS
DIAS
DISEÑO DE PERFIL
07-12 DE JUNIO
PLANTEAMIENTO E INVESTIGACION
13-17 DE JUNIO
DISEÑO, PROGRAMACION Y SIMULACION
17-22 DE JUNIO
CONSTRUCCION
23-28 DE JUNIO
PRUEBAS DE DISEÑO
28-30 DE JUNIO
PRESENTACION
05 DE JULIO
1.2
Presupuestos
MATERIALES
COSTO (EN SOLES)
2 SERVOS 5Kg.
S/. 60
BATERIA
S/. 30
PIC
S/. 30
COMPONENTES VARIOS
S/. 40
CHASIS
S/. 20 SUBTOTAL ESTIMADO
MANO DE OBRA
S/. 180
COSTO (EN SOLES)
MOVILIDAD
S/. 25
VIATICOS
S/. 30
IMPRESIONES
S/. 5
RECARGAS MOVIL
S/. 20 SUBTOTAL ESTIMADO
UTILIDAD
COSTO (EN SOLES)
VENTA
S/. 300
1.3
S/. 80
Financiamiento El presente proyecto es financiado por los estudiantes pertenecientes al diseño e investigación del mismo.
III.
REFERENCIAS bibliográfica y linkografica:
-Proyecto Final Robot y Laberinto - Facultad de Ingeniería Universidad Mayor de San Andrés. Pdf.
-http://indianabot.tripod.com/
-Microcontroladores PIC16F84. Desarrollo de proyectos (2ª Edición) -Enrique Palacios, Fernando Remiro, Lucas J. López. Editorial Ra_Ma -Compilador C CCS y simulador PROTEUS para Microcontroladores PIC. Eduardo García Breijo. Editorial Marcombo. -Manual del Microcontrolador PIC16F877. -www.madridbot.org [1] -http://www.infoab.uclm.es/labelec/solar/otros/infrarrojos/sensor_cny70.htm [2] -http://www.pololu.com [3]
