Tutorial introducción mOway

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Tutorial mOway

Tutorial 1. Introducci贸n al robot

Tutorial 1. Introducci贸n al robot mOway

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Tutorial 1. Introducción al robot

Índice

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 2 ROBOT MOWAY.................................................................................................................... 2 COMPARACIÓN PERSONA - MOWAY ................................................................................ 6 EJEMPLO DE SENTIDO DEL OÍDO ................................................................................... 11 EJEMPLO DE VISTA ........................................................................................................... 12 EJEMPLO DE SENTIDO DEL TACTO: ............................................................................... 14 EJEMPLO DE EQUILIBRIO ................................................................................................. 16 MÁS INFORMACIÓN ........................................................................................................... 19

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INTRODUCCIÓN En este tutorial vamos a presentar el robot mOway. Si aún no lo conocías, esta es la mejor forma de comenzar a saber qué es mOway, qué características tiene y cómo funciona. A lo largo del tutorial explicaremos qué sensores y actuadores tiene robot y cómo podemos emplearlos para llevar a cabo diferentes tareas. Para facilitar la comprensión, haremos una comparación entre las características del robot y las de una persona. Además, se propone una serie de problemas que el robot tendrá que solucionar haciendo uso de los recursos con los que cuenta. Cada problema va acompañado de una solución, que consiste en un diagrama de texto con la estrategia a seguir. Para familiarizarse con la programación del robot, en la solución también se incluye en diagrama de flujo en MowayWorld. Como se puede ver en las prácticas incluidas en la página web (www.moway-robot.com), MowayWorld es un programa que nos permite grabar en mOway los diagramas de flujo que hagamos, para que el robot realice la tarea deseada. ROBOT MOWAY El robot mOway es un robot programable con sensores y actuadores. Vamos a explicar qué significan todas estas palabras. Pregunta: ¿Qué es un robot? Respuesta: Un robot es una máquina que realiza una tarea de forma autónoma, es decir, sin que necesite que una persona controle sus movimientos. Normalmente, evita que las personas tengamos que realizar tareas que pueden ser pesadas, repetitivas o peligrosas. Por ejemplo, tareas en cadenas de montaje, soldadura de piezas, exploración de otros planetas, incluso en nuestros propios hogares.

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Pregunta: ¿Qué significa “programable”? Respuesta: Para que un robot pueda funcionar de manera autónoma, necesita un programa. Un programa es una serie de pasos o instrucciones que le dicen al robot lo que tiene que hacer en cada momento. Un robot puede ser diseñado para realizar siempre la misma tarea. Por ejemplo, un robot aspirador está diseñado solamente para limpiar el suelo. El programa podría ser algo como esto:

Enciende el aspirador

Avanza

NO ¿Has llegado a la pared?

Gira

Por el contrario, un robot programable permite cambiar su programa para que su funcionamiento se adapte a diferentes tareas. Imagina que pudiéramos conectar ese robot aspirador al ordenador y descargar diferentes programas. Podríamos elegir la función de este robot dependiendo del programa descargado. Por ejemplo, con un programa el robot aspiraría el suelo, con otro programa cortaría el césped, etc. Como veremos más adelante, el robot mOway puede ser programado para realizar un gran número de tareas:  Seguir una línea  Empujar objetos  Evitar obstáculos  ...

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En resumen:

ROBOT

PROGRAMABLE

Máquina o elemento que realiza una tarea de forma autónoma.

El robot permite cambiar su programa para adaptarse a diferentes tareas.

Pregunta: ¿Qué es un sensor? Respuesta: Un sensor es un elemento que permite a un robot conocer el mundo que le rodea. Es algo parecido a nuestros sentidos. En el caso del robot aspirador que hemos visto antes, necesita sensores de obstáculos para detectar cuándo ha llegado a la pared y entonces dar la vuelta. Gracias a los sensores, el robot mOway puede “ver”, “oír” y “sentir”. Esto le permite detenerse cuando se acerca a un obstáculo, avanzar cuando detecta un sonido, encender una luz al pasar por un túnel, etc. Los sensores de mOway son los siguientes:

Sensor de mOway

Función

Las personas usamos

Sensor de luz

Detectar el nivel de luz

Ojos

2 sensores de línea

Detectar colores

Ojos

4 sensores de obstáculos

Detectar la distancia a un objeto

Ojos, manos

Micrófono

Detectar el nivel de ruido

Oído

Sensor de temperatura

Detectar la temperatura

Piel

Acelerómetro

Detectar inclinaciones y fuerzas

Equilibrio

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Pregunta: ¿Qué es un actuador? Respuesta: Un actuador es un elemento que permite al robot hacer una función. Siguiendo con el ejemplo del robot aspirador, sus actuadores son las ruedas que le permiten moverse por la habitación, el motor que le permite aspirar y las luces que indican que está en funcionamiento. De forma parecida, mOway cuenta con actuadores para desplazarse, emitir sonidos, etc. En este cuadro puedes ver los actuadores de mOway.

Actuador de mOway

Función

Las personas usamos

Ruedas

Desplazarse

Piernas

Altavoz

Emitir sonidos

Voz

Luces (LEDs)

Iluminar e indicar

-

En resumen:

SENSOR

Elemento que permite al robot conocer el mundo que le rodea.

ACTUADOR

Elemento que permite al robot realizar una función.

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COMPARACIÓN PERSONA - MOWAY Como acabamos de ver, el robot mOway tiene ciertas similitudes con una persona en lo que se refiere a los sensores y actuadores. Los sensores del robot reciben información del mundo exterior. Esta información llega al microprocesador, que es como si fuera el “cerebro” de mOway. Entonces, dependiendo de la información de los sensores, el robot puede activar los actuadores necesarios. Para comprenderlo mejor, veamos una analogía con una persona. Imagina que un balón viene hacia ti a toda velocidad. Tus ojos lo ven y envían al cerebro la información de que un objeto te va a golpear. Inmediatamente, el cerebro envía una señal a tus piernas para moverte y así esquivar el balón. En este caso, los “sensores” serían los ojos, el “microprocesador” sería el cerebro y los “actuadores” serían las piernas. A continuación puedes ver un esquema de los elementos de mOway.

Sensores Sensores de obstáculos

Sensor de temperatura

Acelerómetro Sensor de luz

Sensores de línea

“Cerebro” Microprocesador

Altavoz

Luces Ruedas

Actuadores

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Persona

Robot mOway

Cerebro

Microprocesador

Piernas

Ruedas

O铆dos

Micr贸fono

Voz

Altavoz

Ojos

Sensor de luz, c谩mara

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Equilibrio

Acelerómetro

Alimentación

Recarga de baterías

Tacto

Sensores de obstáculos

Comunicación

Radiofrecuencia

A continuación se van a presentar una serie de ejemplos en los que podremos ver cómo podemos usar estos elementos que acabamos de explicar para que el robot mOway realice algunas tareas. Usaremos los sensores de luz, el micrófono, los sensores de obstáculos y el acelerómetro. Como actuadores emplearemos las ruedas y las luces (LEDs). Una vez que hayas comprendido estos elementos, puedes inventar tus propias aplicaciones y usar sensores y actuadores diferentes (por ejemplo, los sensores de línea, de temperatura, el altavoz, …, lo que se te ocurra). Para saber cómo programar el robot, visita la página web de mOway para encontrar videotutoriales y prácticas.

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EJEMPLO DE DESPLAZAMIENTO Imagina que tienes un mapa en el que está trazada una ruta que hay que seguir. Para llegar a tu destino tendrías que desplazarte según una serie de indicaciones. Por ejemplo:  Avanzar recto 20 pasos  Girar a la derecha  Avanzar 10 pasos  Girar a la izquierda  Avanzar 15 pasos

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Pregunta: ¿Cómo podríamos hacer que mOway trace una ruta? Respuesta: Las ruedas de mOway le permiten avanzar, retroceder y girar para poder desplazarse por el suelo. Además, le podemos indicar que realice estos movimientos bien durante un tiempo que elijamos o bien hasta recorrer la distancia que le digamos. Por ejemplo, vamos a trazar la misma ruta que la explicada antes. En el caso de mOway, en vez de contar los pasos, lo haremos en centímetros. Los giros pueden ser sobre el centro del robot, de 90º (un ángulo recto). Diagrama

Avanza recto 20 cm

Gira a la derecha 90º

Avanza recto 10 cm

Gira a la izquierda 90º

Avanza recto 15 cm

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EJEMPLO DE SENTIDO DEL OÍDO En una carrera de atletismo, los corredores empiezan a correr cuando oyen el disparo de salida.

Pregunta: ¿Cómo podríamos hacer que mOway comience a avanzar cuando se produzca un sonido? Respuesta: El robot mOway tiene en su interior un micrófono. Como sabes, un micrófono sirve para captar sonidos. Por ejemplo, el micrófono de un cantante capta su voz para poder amplificarla y ser reproducida en los altavoces. Podemos ordenar a mOway que “escuche” si se produce un sonido. Cuando el robot lo “oiga”, es decir, el micrófono detecte el sonido, mOway avanzará recto. Diagrama

Escuchar

NO ¿He oído el sonido?

SÍ Avanzar

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EJEMPLO DE VISTA La vista en los humanos funciona básicamente de la siguiente forma: la luz se refleja en los objetos que nos rodean. Esta luz reflejada llega a nuestros ojos, los cuales la transforman en un impulso eléctrico. Finalmente, este impulso es recibido por el cerebro, el cual se encarga de hacer que “veamos” la imagen que recibimos a través de los ojos.

Pregunta: Vamos a ver un ejemplo en el que el robot mOway enciende su luz frontal cuando apagamos la luz de la habitación. ¿Cómo podría mOway hacer esto? Respuesta: El robot mOway cuenta con un elemento que le permite recibir la luz del ambiente. Este elemento es el sensor de luz. De manera parecida a los ojos, este sensor recibe la luz del ambiente y la transforma en una señal eléctrica. Esta señal es mayor cuanto mayor sea la cantidad de luz recibida. Los circuitos electrónicos y el microprocesador de mOway actúan de “cerebro”, ya que gracias a esta señal eléctrica son capaces de medir la cantidad de luz del ambiente.

Sensor de luz

Luz frontal

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Diagrama El programa es un bucle cerrado, es decir, se repite constantemente sin que tenga un final. Esto es necesario porque el robot tiene que estar continuamente comprobando si hay luz en el ambiente.

SÍ Enciendo la luz frontal

¿Hay poca luz ambiental?

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NO

Apago la luz frontal

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EJEMPLO DE SENTIDO DEL TACTO Pregunta: Imagina que estás en una habitación con los ojos vendados. ¿Cómo podrías salir sin quitarte la venda? De forma parecida, si mOway está encerrado en un recinto cerrado excepto por una parte, ¿cómo podría escapar de ese lugar? Respuesta: Si estás en una habitación con los ojos tapados y quisieras salir de ella, tendrías que tocar las paredes mientras te desplazas, hasta que encuentres la puerta. Esto mismo en forma de diagrama sería lo siguiente:

Desplazarse

Tocar la pared

NO ¿He encontrado la puerta?

SÍ SALIR Gira a la derecha 90º

El mOway actúa de una forma parecida, pero en vez de tocar la pared para detectar la puerta, utiliza los sensores de obstáculos. Estos sensores son capaces detectar si el robot está cerca de un objeto que esté delante, incluso sin llegar a tocarlo.

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Sensores de obstáculos

Diagrama

Gira y avanza

Detectar pared (obstáculo)

SÍ ¿He llegado a la pared?

NO Avanza para intentar salir

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EJEMPLO DE EQUILIBRIO El sentido del equilibrio se encuentra en nuestro oído. Gracias a él podemos sentir cuándo nuestro cuerpo está inclinado. Por ejemplo, cuando vas en coche, tu cuerpo siente cuándo la carretera es una cuesta arriba o una cuesta abajo.

Pregunta: Dependiendo de la inclinación del suelo, podemos querer que el robot varíe la velocidad a la que avanza. ¿Cómo puede mOway acelerar cuando está subiendo una cuesta y frenar cuando está bajando? Respuesta: El sentido del equilibrio de mOway lo consigue gracias a su acelerómetro. Un acelerómetro mide las fuerzas que actúan sobre el robot, por ejemplo, la fuerza de la gravedad. Sabiendo qué dirección tiene la fuerza de gravedad, el robot mOway puede saber si está inclinado. Imaginemos que a mOway le atraviesa un eje desde la parte superior hasta la parte inferior (línea verde de rayas). Este eje se inclina cuando se inclina el robot. Por otra parte, sobre el robot actúa la fuerza de gravedad, la cual siempre se dirige hacia abajo (línea roja). Cuando mOway está sobre una superficie horizontal, el eje del robot (verde) está alineado con la fuerza de gravedad (rojo). Por tanto, el ángulo que forman estos ejes es 0º.

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Si mOway está subiendo una pendiente, el eje del robot (en verde) se inclinaría respecto a la dirección de la fuerza de gravedad, la cual siempre es la misma. Por ejemplo, podrían formar un ángulo de 30º.

En caso de que mOway esté bajando una pendiente, el eje del robot también se inclinaría respecto a la dirección de la fuerza de gravedad, pero en este caso formaría un ángulo negativo, por ejemplo de -30º.

Vamos a ver un ejemplo de cómo podríamos cambiar el movimiento de mOway dependiendo de la inclinación del terreno. Si se va a subir una cuesta arriba, en ocasiones es necesario acelerar (aumentar la velocidad) para poder subir la cuesta sin que el coche se detenga. Por el contrario, si se está bajando una pendiente, hay que frenar (reducir la velocidad) para no perder el control del coche. La velocidad de mOway se determina por la potencia de sus motores. Es decir:  Si queremos que vaya a la máxima velocidad, seleccionaremos una velocidad del 100% (100% de la potencia de los motores).  Si queremos que vaya a una velocidad media, podemos seleccionar el 50% de potencia.  Si queremos que vaya a una velocidad baja, podemos seleccionar el 30% de potencia.

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Diagrama

Detectar inclinación

SÍ Velocidad del 100%

¿Inclinado hacia atrás?

NO SÍ ¿Inclinado hacia delante?

Velocidad del 30%

NO 0 Av Velocidad anz del 50% ar rect o 15 cm

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MÁS INFORMACIÓN Si quieres comenzar a practicar con el robot mOway, visita su página web, en la que encontrarás más tutoriales y prácticas para aprender sobre el fascinante mundo de la robótica y la programación. http://www.moway-robot.com

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