3. 1. Tít ul o de l a Propuest a.
Robot aut ó mat a pr ogra mado de resol uci ón del rompecabezas mat e máti co sudoku.
3. 2. Obj eti vo de l a Propuest a
Cont ri buir con el desarroll o t ecnol ógi co e i nvesti gati vo para l a el abor aci ón del di spositi vo parti endo desde el análisis del sist e ma el ectróni co hast a ll egar a cu mplir l a met a.
3. 3. Caracteri zaci ón de l a Propuest a
La pr opuest a est á ori ent ada a l a i mpl e ment aci ón de un r obot aut ó mat a pr ogra mado de s ol uci ón del sudoku que contri buya en el desarr oll o de apli caci ones t ecnol ógi cas de Uniandes Tul cán.
La pr esent e i nvesti gaci ón se basa en desarr oll ar y pr ogr a mar una pl at af or ma r obóti ca, que pueda ser capaz de r eali zar activi dades a t ravés de l a i nt eli genci a artifi ci al apli cando r obóti ca, par a ell o se r eali zará el ensa mbl aje de un r obot aut ó mat a progra mado de s ol uci ón del sudoku el cual pueda det ect ar f or mas gr afi cadas en papel, envi ar por me di o del r ecept or l a i nfor maci ón capt urada a l a apli caci ón, para su post eri or pr ocesa mi ent o y ej ecuci ón de l a acti vi dad.
La fi nali dad de est a pr opuest a es mej orar est a ár ea en l a carrera de Si st e mas de l a Uni versi dad con el pr opósit o de que esta apli caci ón i nf or máti ca y t odos l os di spositivos fí si cos y equi pos necesari os para s u f unci ona mi ent o se desarr oll en y se i mpl e ment en en benefi ci o de est udi ant es, docent es y l a co muni dad.
De est a maner a se cu mpl e con uno de l os pr opósit os pri nci pal es de l a carrera de Si st e mas, el cual es i nnovar t ecnol ógi came nt e e i nvesti gar sol uci ones y alt er nati vas que apli cadas al medi o educati vo, den sol uci ón a pr obl e mas con i deas prácti cas.
En defi niti va l a r eali zaci ón de l a pr opuest a conll eva a pr o mover que en el f ut ur o ot ras generaci ones de est udi ant es se moti ven y est én di spuest os a i ncursi onar en el ca mpo de l a robóti ca, l ogrando de est a manera que l a Uni versidad en s us ár eas de enseñanza t écni ca se afi ance
Probl e ma Requeri mient o
Baj o desarroll o i nvesti gati vo. Reali zar i nvesti gaci ón pr eli mi nar para det er mi naci ón de l os requeri mient os del sist e act ual.
Conoci mient o general de robóti ca Pr ofundi zar más sobre el te ma de l a Robóti ca.
No exi ste un l aborat ori o de robóti ca Ensa mbl ar dispositi vos aplicando conoci mie requeri dos para poder di sponer un l aborat ori o robóti ca dentr o de l a Uni versi dad.
3. 4. Desarroll o det all ado de l a propuest a 3. 4. 1. Análisis
n
Tabl a Nº 09
Fue nt e: Li sset h Nat hal y Mi er Mont al vo
3. 4. 2 Diseño
En est a fase se muestra los el e ment os físi cos del sist e ma act ual.
Gr afi ca Nº 1
Fue nt e: Li sset h Nat hal y Mi er Mont al vo
Es pecifi caci ones Técni cas del Hardware y Software utili zado EV3.
La pl at af or ma r obóti ca que se utili zó para desarroll ar est a i nvesti gaci ón es el Lego Mindst or ms EV3.
3. 4. 2. 1 Co mponent es de EV3 Caracterí sti cas de Hardware
Pr ocesador ARM9 con me mori a Fl ash de 16 MB, 64 MB de RAM y me mori a a mpli abl e con tarj et as mi ni SD hast a 32 GB.
Nuevo puert o USB 2. 0 para di spositi vos opci onal es: llave Wi Fi, WebCa m, et c.
Posi bl e conect ar en dai sy- chai n hast a 4 l adrill os por l os puert os USB y pr ogra marl os t odos co mo si fueran uno sól o.
4 puert os para sensores y 4 puert os para ser vomot or es
Ladrill o i nt eli gent e con pant all a más grande y alt avoz mucho más pot ente.
I nt erfaz adi ci onal de bot ones, con il umi naci ón trasera, para i ndi car t odos l os posi bl es est ados.
Requi ere 6 pil as AA o la bat erí a de 2050 MHz y car gador opci onal es
3 Int eracti vos Ser vo Mot or es: 2 grandes y 1 me di ana, a mbos ti enen codifi cador es.
1 sensor de t oque
Di agra ma del robot autó mat a progra mado de sol uci ón del sudoku Har dware 2 4 6 1 3 7 5 4 6 2 2 Gr afi ca Nº 2 Fue nt e: htt p:// phys. or g/ ne ws 171179534. ht ml 1. Cerebr o 2. Ser vo mot or es
3. Part es para l a conexi ón del di spositi vo 4. Cabl es para l a conexi ón
5. Sensor RGB
7. Sensor i nfrarroj o
El Robot conti ene una estruct ura i nt er na que es l a encar gada de darl e f or ma y s ost ener s us co mponent es, l a cual está constit ui da por nu mer osos mat eri al es, co mo pl ásti co, met al es, par a l a construcci ón del robot hay que t ener en cuent a punt os i mport ant es que son:
Cerebro.
El circuit o pri nci pal o de contr ol es el cerebr o del r obot, el cual est á f orma do por co mponent es el ectróni cos; est e r obot va a r eali zar l a si mul aci ón de movi mi ent os medi ant e vari os ti pos de sensores.
Las t arj et as el ectróni cas i mpl e ment an el si st e ma que ad mi ni stra l os periféri cos de entrada y sali da a contr ol ar, en est as t arjet as se ubi can l os mi crocontr ol adores y dent r o de est as l os pr ogr a mas ej ecut abl es que se encargan de pr ocesar l a i nfor maci ón del mundo exteri or que a l a vez s on pr opor ci onados por l os diferent es sensores i mpl eme nt ados en el Robot.
Est e cerebr o es de model o EV3, que conti ene 8 puert os en l os cual es van conect ados l os diferent es sensores, así co mo t a mbi én l os ser vo mot or es par a que de est a manera puedan t rans mitir l a i nf or maci ón necesari a al cer ebr o y así pr ocese l a i nf or maci ón r equeri da y per mit a que el r obot reali ce l os respecti vos movi mi ent os.
Gr afi ca Nº 3
Fue nt e: htt p:// www. xat aka. co m/r oboti ca/l ego- mi ndst or ms-ev3-se- present a-con- un- gui no-a-i os- y- andr oi d
El aborado por: Li sset h Nat hal y Mier Mont al vo
Una vez que se conoce el ti po de cerebr o que está encar gado de guar dar y pr ocesar l as lí neas de co mandos pr ogra madas; se pr ocede a ensa mbl arl o, se puede ver có mo est á i ncor porado en el robot; el cerebr o contr ola t odos l os movi mi ent os ej ecut ados por l os pr ogra mas guar dados en el mi s mo.
Cabl es de conexi ón al cerebro pri nci pal
Me di ant e l os cabl es se conect arán l os ser vo mot ores y sensores con el cerebr o central del r obot el cual es el encar gado de contr ol ar el dispositi vo.
Gr afi ca Nº 4
Fue nt e: Li sset h Nat hal y Mi er Mont al vo
Es quel et o.
El esquel et o es el que s oport a t odos l os co mponent es el ectróni cos del r obot; l os cual es ti enen s us respecti vas caract erísti cas co mo s on el t a maño, peso y fl exi bili dad para poder adapt ar t odos l os el e ment os con l os cual es est á conf or mado el robot.
Es así que el esquel et o pri nci pal es de mat eri al pl ásti co, co mo l a ma yorí a de l os el e ment os a i mpl ant ar, l o cual l e da al r obot un menor peso para que t enga más movilidad y pueda r eali zar l os movi mi ent os requeri dos, per o a l a vez puede soportar otras part es o pi ezas.
Part es para l a conexi ón del di spositi vo
Gr afi ca Nº 5
Est as part es per mit en l a conexi ón de cada una de las extre mi dades act uador as del robot, así co mo el aj ust e necesari o de cada uno de sus accesori os.
Fi nal ment e se pr ocede a ensa mbl ar t odas l as part es del robot.
Ext re mi dades.
Las extre mi dades t ant o superi ores co mo i nf eri ores, per mit en al r obot r eali zar l os movi mi ent os soli cit ados, así co mo t ambi én per mit e el despl aza mi ent o medi ant e l as ruedas que posee; en el desarr oll o del pr esent e r obot se van a utili zar r uedas para el despl aza mi ent o y ser vo mot or es par a el movi mi ent o; La ener gí a necesari a para mover el di spositi vo, será pr oporci onada por 6 bat erí as AA.
Arti cul aci ones para movi mient o
Est as pi ezas son muy pequeñas per o de vit al i mport anci a ya que per mit en conect ar y aj ust ar t odas las part es del robot y a l a vez l e dan movili dad.
Gr afi ca Nº 6
Fue nt e: Li sset h Nat hal y Mi er Mont al vo
Gr afi ca Nº 7
Servo mot ores
Los ser vo mot or es per miten l a movili dad del robot; es decir, el robot t endrá movi mi ent o y podrá despl azarse, ya que son una de l as part es funda ment al es para que el robot tenga movili dad.
Gr afi ca Nº 8
Fue nt e: htt p://shop.l ego. co m/ en- US/ I nt eracti ve- Ser vo- Mot or- 9842
Est os ser vo mot ores per miten l a movili dad del di spositi vo l os cual es est án conect ados medi ant e l os respecti vos cabl es de conexi ón al cerebr o pri nci pal para ej ecut ar l as respect i vas i nstrucci ones pr ogra madas.
Senti dos.
Los senti dos o sensor es se col ocan estrat égi came nt e s obr e l a estruct ura del r obot, y est os son: sensor de i nfrarroj os, sensor de col or, sensor de cont act o, l os cual es facilit aran al cer ebr o l a i nf or maci ón necesari a par a l a r eali zaci ón de l os movi mi ent os r especti vos de acuer do a l as condi ci ones del ent or no.
Las t areas enco mendadas al r obot se desarr oll an en un ent or no en el que al gunas caract erísti cas físi cas van a det er mi nar el co mport a mi ent o del mi s mo. Para det ermi nar y medi r di chas caract erísti cas se pr eci sa de sensores adecuados, por t al moti vo se i ncl uyen vari os ti pos de sensores, que t rans mitirán l a i nf or maci ón al cerebro para que est e pr ocese y det er mi ne l as acci ones a r eali zar, di chas acci ones consi st en en el control de una seri e de di spositi vos act uador es que det er mi naran el trabaj o o movi mi ent o adecuado el cual va a reali zar el robot.
Sens or de i nfrarroj os
Est e sensor det ect a obj etos cercanos y movi mi ent os; si co mpar a mos est e sensor con l os senti dos hu manos, equi val e a l os oj os del robot.
Gr afi ca Nº 9
Fue nt e: htt p:// www. r o- boti ca. co m/ Pr oduct o/ Sensor- bali za-I R- LEGO- MI NDSTOR MS- EV3/ Una vez conoci do est e tipo de sensor se pr ocede a ar marl o con t odas l as piezas necesari as para que reconozca obj et os cercanos.
Sens or de col or RGB
Est e sensor per mit e reconocer diferent es col ores y medi ant e el reconoci mient o ej ecut ar una i nstrucci ón det er mi nada.
Gr afi ca Nº 10
Fue nt e: htt p:// bot bench. co m/ bl og/ 2011/ 02/ 16/r obot c- usi ng-t he- nxt- 2- 0-col our-sensor/
Sens or de Cont act o
Est e sensor per mit e realizar l a ej ecuci ón de una instrucci ón det er mi nada me di ant e el cont act o o choque con el medi o a mbi ent e.
Gr afi ca Nº 11
Fue nt e: htt p://ro- boti ca. co m/ Pr oduct o/ Sensor-cont act o- LEGO- MI NDSTORMS- EV3/ Car act erísti cas de Soft ware
SO Li nux muy hackeabl e, con li cenci a Open Sour ce
Bl uet oot h 2. 1
Nuevas medi das distanci a I R Buscador Sensor de obj et os y se puede utilizar para det ect ar la direcci ón del I R Beacon.
Nueva I R Beacon cont r ol a re mot a ment e robot de hast a 6 met r os de di stanci a; que utili za el I R Buscador un recept or en ese caso.
Mej or sensor, det ecta 6 col ores
Di agra ma general de confi guraci ón del di spositi vo
Gr afi ca Nº 12
Barra de herra mient as present e en el soft ware EV3.
Gr afi ca Nº 13
Fue nt e: htt ps://ruedapr ada. wor dpr ess. co m/
Aquí se pueden dest acar la barra de herra mi ent as del pr ogra ma y l a vent ana de pr ogra mas conj unt a ment e con l as herra mi ent as del l enguaj e G.
Herra mient as de Acci ón. - En est a barra se muestran t odas l as opci ones de movi mient o de ser vo mot or es y su respecti va confi guraci ón.
Gr afi ca Nº 14
Fue nt e: htt p:// www. nxt or m.es/ di git al es/sd- p- nunchuck- nxt. ht ml
Herra mient as de Cont rol de Fl uj o. - Se muestran t odas l as herra mi ent as de repeti ci ón co mo la de case, whil e, repeat, et c.
Gr afi ca Nº 15
Sens ores.- Se muestran las herra mi ent as que permi t en contr ol ar l os diferent es sensores del robot, co mo son: sensor de l uz, sensor de col or, sensor de cont act o, sensor de ultrasoni dos, sensor i nfrarroj o, et c.
Gr afi ca Nº 16
Fue nt e: htt p:// www. r obotsper u. or g/for os/ seguir-linea-con-r obot-l ego- mi ndst or ms- nxt- vt 1062. ht ml
Herra mient as para Operaci ones con Dat os.- Se muestran t odas l as herrami ent as para reali zar las diferent es operaci ones en donde i nt er vi enen dat os.
Gr afi ca Nº 17
Fue nt e:htt p://lss799. yourfdownl oader. net/j 5g1r w3xu1pr 2arr bz w9j mnt +cp7rr 04yquvi mnllj pqp mg 9q6aif vkn0g4e6sr xg+rf uqr gi h5uj zl sc9gxr wvz mf eykxspkjf/i cocll boi gf mngz w6al wzp8/ nr m1p wb m 9akt g70scf 7aandc11noxcitrerfe1at zbvf z8caxxr u7uunz/r ncprj hi o m71akpp4poqdj kjl yq24vt +0t dkef yvhti gbf 8zhos m2bbl os0z8ri su mqi qk wl mv21r hxkbcsjj 1r oubr h7z mqt npgxk5agzt 7l 5ka/ pnfc wqsl w3 / xhpyx12sl evsfr gfj ari b/ 0e/ll pt d m8al dsad9rf 2j aq=
Herra mient as de Cont rol Avanzado. - Se muestran l as herra mi ent as para pr ocesos avanzados, co mo son: contr ol medi ant e Bl uet oot h, Wi Fi, Infrarr oj os, et c.
Gr afi ca Nº 18
Fue nt e: htt p://ji mit. net/tag/l ego/
En l a si gui ent e i magen se muestra el gráfi co del pr ogr a ma que per mit e trabaj ar con el sensor de col or y l os ser vos mot or es en un ej e mpl o prácti co.
Gr afi ca Nº 19
Fue nt e: htt p:// www. it gsne ws. co m/ 2013/ 10/l ego-mi ndst or ms-ev3-i n-cl assroo m. ht ml
3. 4. 3. Const rucci ón
Par a l a el abor aci ón de nuestro pr oyect o l o pri mer o que r eali za mos es conf ecci onar una carr ocerí a uni endo l ar gas pi ezas de l ego par al el as con orifi ci os por medi o de ot ras pi ezas que conect an s uperi or ment e. Los orifi ci os de l as pi ezas l ar gas par al el as sirven para que el ej e de rot aci ón de l as r uedas pase por entre medi o. En l a part e trasera el ej e conect a con un mot or, el cual est á sost eni do por l as pi ezas que conect an t ransversal ment e l as dos i ni ci al es con orifi ci os. En l a part e fr ont al se el evan pi ezas sobr e otras conect oras con l as dos i ni ci al es. Las pi ezas el evadas cu mpl en l a f unci ón de sost ener el si ste ma de ri el que mueve al sensor de col or lat eral ment e gr aci as al mot or que est á sost eni do allí. El si st e ma de r uedas per mit e que con un
sól o mot or se pueda mover el r obot fr ont al ment e, facilitando el ca mbi o de fil as en el escaneo del sudoku, mi entras que el si st e ma de ri el moverá al sensor l at eral ment e para así l eer cada cuadrado de l a fil a.
Gr afi ca Nº 20
Fue nt e:htt p://roboti ca masel ectroni ca. bl ogspot. com/ 2008_04_01_ar chi ve. ht ml
Ut ili za un engr anaj e conect ado a una pi eza dent ada para movili zar el sensor de col or l at eral ment e. Est o l e per mit e escanear una fil a del sudoku. Luego utili za el mot or traser o para retroceder, ca mbi ar de fil a y conti nuar el pr oceso de escaneo.
En l a i magen t a mbi én se puede obser var una base que se constr uye para el sudoku., est á per mit e ma nt ener el sudoku estirado y acercarl o a el sensor de l uz, r educi endo consi derabl e ment e l os err ores de medi ci ón.
Gr afi ca Nº 21
Anali za el rompecabezas sudoku utilizando un sensor de l uz. Se cal cul a l a sol uci ón al ro mpecabezas y l uego escri be l os dí git os.