Principios de la robotica

1. INSTITUCIÓN EDUCATIVA
CIUDADELA DEL SUR
EDUCACIÓN BÁSICA
CICLOSECUNDARIA
GRADO 9°
TECNOLOGÍA E INFORMÁTICA
3º Periodo
Elaborado
Jovanni Patiño Cadena
2011

2. Institución Educativa Ciudadela Del Sur
9°
EDUCACIÓN BÁSICA SECUNDARIA
ÁREA TECNOLOGÍA E INFORMATICA
tercer periodo
UNIDAD DIDÁCTICA 2:“Robótica básica”
LOGRO: Realizar el proyecto tecnológico utilizando las herramientas de robótica y
el Handy cricket con el fin de resolver un problema o necesidad tecnología
Apropiación y uso de la tecnología:Represento en gráficasbidimensionales,
objetos de tres dimensiones a través de proyecciones y diseños a mano alzada
ocon la ayuda de herramientas informáticas.
Solución de problemas con tecnología: propongo soluciones tecnológicas en
condiciones de incertidumbre, donde parte de la información debe ser obtenida y
parcialmente inferida
Tecnología y sociedad: analizo y explico la influencia de las tecnologías de la
información y la comunicación en los cambios culturales, individuales y sociales,
así como los intereses de los grupos sociales en al producción e innovación
tecnológica.
CONTENIDOS: Durante este periodo aprenderás sobre los siguientes temas:
Guía 1
Robótica básica
CRITERIOS DE EVALUACIÓN:
Momento A: Apropiación de conceptos.
Momento B: Análisis y propuesta de solución de problemas
Momento C: Práctica en el contexto
Momento D: Capacidad de hacer nuevas propuestas e inventiva.
Cumplimiento y responsabilidad con trabajos y tareas
Participación activa
Puntualidad y asistencia

3. GUÍANo. 03
”Que robótica”(8 SEMANAS).
Taller 1
Actividad de motivación
(trabajo individual)
Realice una descripción paso por paso desde rutina diaria desde que se levanta
hasta que regresa a dormir.
Presaberes responde con tus compañeros
¿Qué es un robot?
¿Cómo funcionan los robots?
¿Qué tipos de robot conoce?
¿Qué elementos se necesitan para construir un robot?
Con tus compañeros de trabajo lee el siguiente texto:
¿QUE ES UN ROBOT?
Un robot puede ser visto en diferentes niveles de sofisticación, depende de la
perspectiva con que se mire. Un técnico en mantenimiento puede ver un robot
como una colección de componentes mecánicos y electrónicos; por su parte un
ingeniero en sistemas puede pensar que un robot es una colección de
subsistemas interrelacionados; un programador en cambio, simplemente lo ve

4. como una máquina ha ser programada; por otro lado para un ingeniero de
manufactura es una máquina capaz de realizar un
tarea específica. En contraste, un científico puede
pensar que un robot es un mecanismo el cuál él
construye para probar una hipótesis.
Un robot puede ser descompuesto en un conjunto
de subsistemas funcionales: procesos,
planeación, control, sensores, sistemas eléctricos,
y sistemas mecánicos. El subsistema de Software
es una parte implícita de los subsistemas de
sensores, planeación, y control; que integra todos los subsistemas como un todo.
En la actualidad, muchas de las funciones llevadas acabo por los subsistemas son
realizadas manualmente, o de una forma off-line, pero en un futuro las
investigaciones en estos campos permitirán la automatización de dichas tareas.
Introducción
La robótica es un concepto de dominio público. La mayor parte de la gente tiene
una idea de lo que es la robótica, sabe sus aplicaciones y el potencial que tiene;
sin embargo, no conocen el origen de la palabra robot, ni tienen idea del origen de
las aplicaciones útiles de la robótica como ciencia.
La robótica como hoy en día la conocemos, tiene sus orígenes hace miles de
anos. Nos basaremos en hechos registrados a través de la historia, y
comenzaremos aclarando que antiguamente los robots eran conocidos con el
nombre de autómatas, y la robótica no era reconocida como ciencia, es mas, la
palabra robot surgió hace mucho después del origen de los autómatas.
Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado crear vida artificial. Se ha
empeñado en dar vida a seres artificiales que le acompañen en su morada, seres
que realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas o difíciles de realizar por un ser
humano. De acuerdo a algunos autores, como J. J. C. Smart y JasiaReichardt,
consideran que el primer autómata en toda la historia fue Adán creado por Dios.
De acuerdo a esto, Adán y Eva son los primero autómatas inteligentes creados, y
Dios fue quien los programó y les dio sus primeras instrucciones que debieran de
seguir. Dentro de la mitología griega se puede encontrar varios relatos sobre la

5. creación de vida artificial, por ejemplo, Prometeo creo el primer hombre y la primer
mujer con barro y animados con el fuego de los cielos. De esta manera nos damos
cuenta de que la humanidad tiene la obsesión de crear vida artificial desde el
principio de los tiempos. Muchos han sido los intentos por lograrlo.
Estos principios fueron denominados por Asimov las
Tres Leyes de la Robótica, y son:
Un robot no puede actuar contra un ser humano o,
mediante la inacción, que un ser humano sufra
daños.
Un robot debe de obedecer las órdenes dadas por
los seres humanos, salvo que estén en conflictos
con la primera ley.
Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las
dos primeras leyes.
Clasificación de los robots
La potencia del software en el controlador determina la utilidad y flexibilidad del
robot dentro de las limitantes del diseño mecánico y la capacidad de los sensores.
Los robots han sido clasificados de acuerdo a su generación, a su nivel de
inteligencia, a su nivel de control, y a su nivel de lenguaje de programación. Estas
clasificaciones reflejan la potencia del software en el controlador, en particular, la
sofisticada interacción de los sensores. La generación de un robot se determina
por el orden histórico de desarrollos en la robótica. Cinco generaciones son
normalmente asignadas a los robots industriales. La tercera generación es
utilizada en la industria, la cuarta se desarrolla en los laboratorios de investigación,
y la quinta generación es un gran sueño.
1.- Robots Play-back, los cuales regeneran una secuencia de instrucciones
grabadas, como un robot utilizado en recubrimiento por spray o soldadura por
arco. Estos robots comúnmente tienen un control de lazo abierto.

6. 2.- Robots controlados por sensores, estos tienen un control en lazo cerrado de
movimientos manipulados, y hacen decisiones basados en datos obtenidos por
sensores.
3.- Robots controlados por visión, donde los robots pueden manipular un objeto al
utilizar información desde un sistema de visión.
4.- Robots controlados adaptablemente, donde
los robots pueden automáticamente
reprogramar sus acciones sobre la base de los
datos obtenidos por los sensores.
5.- Robots con inteligencia artificial, donde los
robots utilizan las técnicas de inteligencia
artificial para hacer sus propias decisiones y
resolver problemas.
Avances Tecnológicos
En medicina, los robots se han aplicado principalmente en el área de la cirugía,
traumatología, oftalmología, telemedicina e imagenología.
Con el desarrollo de la cirugía invasiva mínima y laparoscópica desde fines de los
años 80, los cirujanos no necesitan colocar sus manos dentro del cuerpo humano
para realizar la operación, y se apoyan más en los avances de la tecnología de
imágenes e instrumental endoscópico adecuado. En este nuevo escenario, los
robots aparecen refinando aun más las capacidades de la cirugía moderna,
permitiendo realizar cirugías con mayor precisión y llegar a lugares en los que la
mano humana tiene limitaciones.
Cirugía robótica: presente y futuro
En el área de la cirugía invasiva mínima, el cirujano tiene ventajas y desventajas
en relación a los robots:
En la cirugía laparoscópica existen algunas dificultades con los instrumentos
actuales: poca articulación de muñeca, sin capacidad háptica (táctil), efecto
paradójico, poca dexteridad manual, pérdida de visión 3D y pobre ergonomía que
hacen que sólo los procedimientos más simples puedan realizarse en forma
masiva. La promesa es que la cirugía robótica asistida podrá superar la mayoría
de estas dificultades. Incluso algunos cirujanos como Ballantyne y Satava (4) han

7. sugerido que en la historia de la evolución quirúrgica, la cirugía laparoscópica es
una tecnología "transicional" que conducirá a la cirugía robótica. Hoy en día, sin
embargo, se puede ver a los robots como una "extensión o mejoramiento de las
capacidades humanas", más que un reemplazo a los cirujanos.
Por ejemplo, en la cirugía de retina se requiere de una posición precisa del láser,
dentro de un objetivo de 25 micrones para evitar dañar a los vasos retinales. Esto
se ve limitado ya que la mano humana no puede guiar un instrumento en forma
precisa a un rango menor a 100 micrones, además del movimiento natural del ojo
humano de 200 Hz. De esta forma, se han diseñado sistemas robóticos para
sobreponer esta deficiencia humana.
Avances en visión robótica: los robots podrán ver.
Gracias a los últimos avances en la robótica, y según una nota de prensa
publicada por la NationalScienceFoundation de los Estados Unidos, un equipo de
científicos está desarrollando nuevas tecnologías que podrán dar a los robots la
capacidad de visión en el mundo real. En un futuro, estos robots capaces de “ver”,
podrían controlar aeropuertos, pilotear aviones en condiciones meteorológicas
difíciles y conducir vehículos militares.
Un equipo de investigación dirigido por el experto en visión
robótica Vladimir Brajovic, pretende crear un chip de imágenes
que supere los efectos dañinos de iluminación arbitraria y
permita que la visión robótica salga de la iluminación
controlada de un laboratorio y entre en la iluminación errática
del mundo natural. Los científicos ya han logrado el primer
paso hacia su objetivo final: un programa que simula el circuito
del chip y puede descubrir detalles escondidos en imágenes
existentes. Este nuevo objeto óptico funcionará más como una
retina que un sensor de imágenes tradicional.
De la misma forma en que las neuronas en el ojo procesan los datos antes de
enviar señales al cerebro, los píxeles de este nuevo aparato podrán intercambiar
información entre ellos sobre qué están viendo. Los píxeles utilizarán esta
información para modificar su comportamiento y adaptarse a la luz para recoger
información visual incluso en las condiciones más adversas.

8. Taller 2 (trabajo por grupal)
De acuerdo al siguiente texto responda en el cuaderno:
¿Que es un robot?
¿Qué es robótica y cuales son sus aplicaciones?
¿Cómo se clasifican los robots y cuáles son sus características?
¿Cuáles son los más importantes aportes de la robótica al ser humano?
¿Cuál cree usted que es el futuro de la robotica?
Taller 3( trabajo en sala de sistemas)
Trabajo por grupos de trabajo
Reconozcamos nuestro instrumento de trabajo
Antes de leer sigua el siguiente enlace para que tenga una visión mas clara
sobre lo que podemos realizar con esta herramienta
Link robot seguidor de linea
http://www.youtube.com/watch?v=RNW7Pfx28TM
realiza un escrito de una pagina en tu cuaderno donde describa un robot
que le gustaría realizar con tus compañeros de trabajo

9. Lee detenidamente el siguiente
texto con tus compañeros
TEORIA CRICKET
Un robot es un conjunto de sistemas que se integran entre
sí, independientemente de la tarea que éste vaya a
realizar. Es por esto que el estudiante debe tener presente
y definir, en el diseño y construcción de su prototipo, los
subsistemas y elementos básicos que harán parte de cada
sistema. El sistema mecánico, está conformado por los
diferentes operadores mecánicos (bielas, poleas,
engranajes, estructuras, motores, entre otros) y todos los
elementos básicos que se requieran para la construcción
del prototipo. Si se compara con el cuerpo humano, el
sistema mecánico está compuesto por el subsistema
muscular. El sistema de percepción es el que le permite al
robot “percibir” el entorno en el que se encuentra. Está compuesto por
subsistemas de transductores o circuitos electrónicos asociados, los cuales
permiten interpretar las señales eléctricas que “leen” los diferentes sensores.
Continuando la comparación con el cuerpo humano el sistema de percepción está
compuesto por los subsistemas sensoriales (olfativo, gustativo, óptico, auditivo y
táctil). El sistema de control es el que permite la interacción e integración de los
otros sistemas y está compuesto por uno o varios procesadores. En el cuerpo
humano el sistema de control es el cerebro. Por último, el sistema de
comunicación hombre-máquina, permite al usuario el intercambio de información
con el robot para darle las instrucciones que conforman tareas específicas. Esta
compuesto por el subsistema informático. Una de las actividades más importantes
cuando se construye un robot es el desarrollo, y la consiguiente prueba, de cada
subsistema individual de un sistema dado. Luego deben realizarse también
pruebas a nivel de sistema, para asegurar que todos los subsistemas trabajan
conjuntamente en la forma que se esperaba. Por último se realiza la integración de
sistemas, asegurándose de que los mismos funcionen coordinadamente. La
prueba y la solución de problemas en cada fase del desarrollo a nivel de sistema,

10. y de subsistema, es hasta cierto punto una habilidad que se perfecciona con la
práctica. Armar, Probar, Desarmar, Armar, Probar…
El desarrollo de robots es un proceso iterativo en varios sentidos. Desarrollo
iterativo significa probar repetidamente y ajustar algo hasta que trabaje como se
planeaba. La clave del desarrollo iterativo está en que los resultados de las
pruebas son usados para realizar ajustes finos. Luego se realizan más pruebas y
ajustes en la siguiente iteración de pruebas. A través del desarrollo de las guías
didácticas, el proceso iterativo será desarrollado, probado, ajustado si es
necesario, luego desarrollado un poco más, probado nuevamente, etc.
Componentes de su Laboratorio de Robótica.
Handy Cricket o componente base
PICmicro® microprocessor. El Handy Cricket se basa en el PIC16C715, el cual
incluye 2048 bytes de Memoria de Sólo Lectura ROM programable una sola vez
(“quemado” con el sistema de operación del Handy Cricket), entradas análogas,
entradas y salidas digitales. El PIC es el “cerebro del Handy Cricket.
Memoria Serial EEPROM para programas de usuario. El código de usuario
compilado está cargado dentro de un chip de memoria 24LC32, el cual provee
4096 bytes de almacenaje no volátil.

11. Chip de comunicaciones IrDA (datos asociados Infrarojo). Usando el chip Sharp
GP2W0001YP, el Handy Cricket implementa comunicaciones infrarrojas bi
direccionalmente para cargar el programa y para comunicaciones inter-Cricket.
Con
un vector de datos mínima de 50k baudios Chip controlador de motor Dual. El
controlador de motor dual H-bridge de la Texas Instruments SN754410NE permite
al Handy Cricket para corriente directa de dos motores DC. Salidas mínimas para
dos motores DC.
5a. Dos puertos de motores con su respectivo enchufe
5b. Dos led bicolores (rojo-verde), que indican el sentido de rotación del motor. Un
led en cada puerto de motor. Componentes de Entradas y salidas (I/O)
clasificados. el Handy Cricket incluye:
6a dos puertos para sensor análogos,
6b. dos tarjetas de expansión tipo bus,
6c. un piezo beeper, para reproducción de sonidos compatible con MIDI
6d. un LED Verde que indica el estado del handy cricket (encendido o apagado)

12. 6e. un pushbutton que corre/para el programa.
Entradas mínima para dos sensores. El valor de salida del sensor puede ser leído
como falso/verdadero o puede ser convertido a un número entre 0 y 255. Mínimo
dos puertos bus, que permitan la interacción con una colección de diferentes
dispositivos como el Display de números para el Handy Cricket, conductor de
lamp/relay para el Handy Cricket, y servo controlador para el Handy Cricket.
Interfaz de comunicación
Interfaz de comunicación que establece comunicación del computador con el
componente base, para la transferencia directa del programa a este. La
alimentación de la interfaz es con una pila de 9

13. La interfaz viene acompañada con un cable de comunicación RS232, terminales
DB9 macho y DB9 hembra
Accesorios
Juego de sensores y motores
Dos motores Robot DC pequeños (type 2) Referencia G9331. Estos motores
trabajan desde 3VDC hasta 12VDC. Los motores se entregan debidamente
alambrados y con los conectores DF3 de dos posiciones

14. Un bulbo de luz o piloto. Referencia 25-1365. Este bulbo trabaja con 6V y 70 MA
El piloto se entregan debidamente alambrados y con los conectores DF3 de dos
posiciones.

15. Un sensor de luz tipo XiconPhotoConductiveCells Serie 54C (338-54C79),
debidamente alambrado y con el conector apropiado para enchufar en el
componente base
Un interruptor, tipo interruptor redondo de tipo de luz de pulso, registro radial.
Referencia EVQ11, debidamente alambrado y con el conector apropiado para
enchufar en el componente base

16. COMPOSICION INTERNA DE LA MEMORIA DEL CRICKET
LA CONSTRUCCIÓN DEL MAPA DE LA MEMORIA PARA EL SISTEMA DE
CRICKET
Hay tres tipos de memoria en el cricket:
* La MEMORIA DE SÓLO LECTURA de PIC (2048 palabras de 14 bits)
* La RAM de PIC (96 bytes)
* El EEPROM externa (4096 bytes)
Los bancos de la MEMORIA DE SÓLO LECTURA de PIC interpretan operaciones
del sistema.
El uso conveniente de la ROM del Crickets "OTP" (programable una sola vez por
el fabricante)
Los bancos de la RAM del PIC intérpreta el estado interno de la pila.
Usando un código de ejecución con variables globales dadas por el usuario.

17. El programa Logo, usa arreglos de datos, graba y graba en una memoria
EEPROM
EL PLANO DE lA EEPROM EXTERNA
0x000-0xfef (los datos del usuario) 4096 byte
0xff0/0xff1 (boton # 1 ptr) 2 byte
0xff2/0xff3 (botón # 2 ptr) 2 byte
0xff4-0xffe (el nombre de CRICKET) 11 byte
0xfff (la bandera de autoencendido) 1 el byte
El usuario tiene acceso a la escritura de la memoria EEPROM después de la
siguiente dirección (0x500).
COMPOSICION DE LA COMUNICACIÓN DELA INTERFAZ DEL CRICKET
La comunicación con el Handy Cricket vía infrarrojo directo al puerto serial del
PC.Usamos componentes del IRDA con nuestro esquema de modulación que
produce una tasa efectiva de comunicación de 50K baudio 50K del infrarrojo de la
interfaz hasta la EEprom del cricket;
Sin embargo,la velocidad de 9600 baudios entre el puerto Serial del computador y
la Interfase del Cricket.

18. Forma de la Señal de comunicación IRDA
Es una señal orientada en bytes;Cada byte es transmitido al computador
seriamente y este a su ves es transmitido vía IRDA al cricket. y cada byte recibido
por el Cricket se hace traducido a un byte serial para la PC.
formato de la señal:
+--+ +--+ +--+ +--+
| | | | | | 6 more | |
---+ +---------------+ +-------+ +-------+----------+ bits + +-------+
4us ~50us 4us 8us 4us 8us 12us 4us 8us
| | | | | | |
|<-prestart pulse->| start | '1' bit | '0' bit | | stop |
| | bit | LSB data | | | bit |
Los pulsos indican los lapsos de tiempo de transmisión. son 8 bits de datos, y se
envía de primero el menos significativos. el intervalo entre bit y bit es de 50 usec,
el largo del pulso debería de ser de 4 usec.