Uso de matlab y simulink para el control derobots y la observacion de sensores de tacto y luz



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USO DE MATLAB Y SIMULINK PARA EL CONTROL DEROBOTS Y LA OBSERVACION DE SENSORES DE TACTO Y LUZ

Rosalía Pasmay (1) , Freddy Oviedo (2) , Carlos Montero (3)


Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación (1) (2) (3)
Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) (1) (2) (3)
Campus Gustavo Galindo, Km 30.5 Vía Perimetral, Apartado 09-01-5863. Guayaquil, Ecuador (1) (2) (3)
rpasmay@espol.edu.ec (1) , foviedo@espol.edu.ec (2) , smontero@espol.edu.ec (3)


Resumen

El proyecto tiene como finalidad la construcción de un explorador detector de franjas negras y presencia llamado ciclón, armado con ayuda de las herramientas de Lego Mindstorms NXT y la interacción con el software Matlab.

El objetivo de ciclón es detectar la presencia de algún objeto que se encuentre a una distancia determinada y evitar la colisión con el mismo mediante el sensor ultrasónico. Así mismo su trayectoria se limita ante la detección de una franja de color oscuro con el uso del sensor de luz, instante en el cual ciclón cambia de dirección con la finalidad de que regrese a su trayectoria permitida. El movimiento será continuo hasta que el sensor de tacto sea activado, instante en el cual se detendrá, simulando un control de apagado manual.

El explorador se mantiene en comunicación con el ordenador en tiempo real vía bluetooth, de esta manera se conoce si existen manchas negras u obstáculos, ya que envía cada cierto tiempo dos tipos de datos que representan la escala de grises medida por el sensor de luz y el dato referente a la presencia de objetos alrededor enviados por el sensor ultrasónico.

Abstract

The purpose of this project is to build a robot to detect black stripes and obstacles called ciclón, designed with the help of the Lego Mindstorms NXT’s tools and the interaction with Matlab software.

The ciclón’s objective is to detect the presence of any object located at a specified distance and avoid collision with it by the use of the ultrasonic sensor. In the same way, its route is within an area limited by a dark stripe which is detected by the use of a light sensor, in that moment it changes its direction in order to return to its permitted route. The movement will be continuous until the touch sensor is activated, instantly will stop simulating a manual shutdown control.

The robot maintains real time communication with the computer by bluetooth, in this way it knows if there are black spots or obstacles, because it sends every certain time two types of data that represents the grayscale measured by the light sensor and the data regarding to the presence of objects sent by the ultrasonic sensor.


2.5 Sensor de Contacto

Brinda al robot un sentido de tacto, cuando éste es pulsado o soltado por algo. El sensor puede contar con una o varias pulsaciones.



Puede ser utilizado en varias aplicaciones y de diversas maneras, por ejemplo en un brazo robótico, en el cual al incorporar el sensor de contacto permita la detección o presencia de algún objeto agarrado. También se lo puede utilizar como un comando que permita ejecutar alguna acción como: caminar, hablar, tocar un a puerta y hasta encender un televisor. [4]

Fig.ura 3. Sensor de Contacto y posibles movimientos



2.6 Sensor de Luz

Es uno de los sensores que le brinda visión al robot. Este sensor permite la distinción entre la luz y la oscuridad. Puede leer la intensidad de la luz en una habitación y medir la intensidad de la luz de las superficies de colores.

Puede ser utilizado para hacer un robot de alarma; cuando un intruso entre la luz de la habitación se enciende y el robot puede reaccionar para defender su propiedad.

También se lo puede usar en un seguidor de línea Este sensor puede trabajar tanto en modo reflexión o como medidor de nivel de luz.



Figura 4. Sensor de Luz



2.7 Sensor Ultrasónico

Permite a su robot detectar objetos. Es capaz de medir las distancias desde 0 hasta 255 centímetros con una precisión de +/-3 cm.



Figura 5. Sensor Ultrasónico

El cálculo de la distancia lo realiza en relación directa al tiempo que tarda una onda de sonido para golpear un objeto y volver como un eco. Si el tiempo es pequeño, el objeto está cerca; si el tiempo es grande, el objeto está lejos y si el tiempo es mayor que un determinado valor, el objeto está fuera de alcance.

3. Diseño del Explorador

Para el efecto se diseñó un explorador que llamamos Ciclón al cual se le acopló tres servomotores responsables del movimiento del robot y los tres sensores descritos anteriormente que condicionan y limitan la trayectoria del mismo.

El diseño se enfoca a semejar una determinada aplicación industrial gobernada por motores donde su accionamiento y correcto funcionamiento sea condicionado por sensores. [2]

3.1 Disposición de los Servomotores

El robot dispone de tres servomotores que ejecutan diferentes acciones. Están colocados de tal forma que sea posible desarrollarse el movimiento continuo y giro del explorador.

El giro de cada uno de los servomotores puede ser establecido mediante un valor constante del ángulo de giro o mediante un tiempo de recorrido.

El Servomotor B está ubicado en la parte superior posterior del robot, Se lo denomina Palanca debido a que permite el desplazamiento vertical del Motor C, logrando con esto la elevación y descenso del robot para el cambio de dirección del mismo. Debido a la fuerza que debe desarrollar por la función que realiza se le acopló un sistema de engranajes.

El Servomotor C o también llamado Servo de Movimiento está ubicado en la parte frontal del robot. Sus giros permiten un desplazamiento continuo del explorador.

El Servomotor A o base está ubicado en la parte inferior del robot, su activación permite que el robot gire sobre su propio eje durante un tiempo determinado para lograr un cambio de dirección en su trayectoria. Al igual que el servo B también tiene acoplado un sistema de engranajes; además que funciona a una potencia mayor que los otros dos servos debido al trabajo exigente que realiza.



Figura 6. Servomotores en Ciclón


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