UNIVERSIDAD DE MÁLAGAESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN

PROYECTO FIN DE CARRERA:

SISTEMA DE CONTROL HÍBRIDO PARA MICROBOTS

INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓNSISTEMAS ELECTRÓNICOS

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA

Realizado por: Dirigido por: Gustavo Adolfo Gómez López Cristina Urdiales García

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

NIVEL DELIBERATIVO

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

EJEMPLOS

CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

INTRODUCCIÓN

ROBÓTICA

Manipulador multiprogramable y multifuncional

Agentes autónomos inteligentes

Complejidad SW y HW

Tecnología cara y sofisticada

Interacción con el entorno

Reducción complejidad HW disminuye SW Microbots

Ejemplos robots

INTRODUCCIÓN

MICROBÓTICA

Subrama de la robótica

Sencillez de operaciones

Bajo coste, flexibles, etc

Agentes de reducido tamaño

Ejemplos microbots

Quark Tritt Hexápodo.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

NIVEL DELIBERATIVO

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

EJEMPLOS

CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

Estrategias de control deliberado para operar robot

MicrobotsPequeño tamaño

Bajo coste

Escasa capacidad

computacional

Tareas simples

Arquitecturas reactivas asocian entrada/acción

Estrategias de control híbrido. Combinación de ambas técnicas

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

NIVEL DELIBERATIVO

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

EJEMPLOS

CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

OBJETIVO Dotar de comportamiento autónomo al microbot dentro de un entorno dinámico empleando para ello una arquitectura de control híbrida para navegación.

PROBLEMAS

Respuesta rápida capa reactiva

Limitación HW imposible implementar capa deliberada en el Microbot

SOLUCIÓN

Distribuir la arquitectura

A nivel HW, conectamos el microbot a un PC mediante un enlace radio para distribuir la arquitectura. Implementamos la capa deliberada en el PC y la reactiva en el microbot

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

ESQUEMA GENERAL

TARJETA CAPTURADORA

PUERTO PARALELO

PC

Receptor Video

ENLACE RADIO

• Receptor-Emisor AUREL con Modulación AM On/Off de datos digitales• Transmisión bidireccional en la banda de 433 MHz• Envío-Recepción de datos de 4 bits a 28 bits/s aprox.• Alcance: 10-15 m en espacios abiertos

MICROBOT

• CT6811 - Microcontrolador 68HC11 de Motorola - Frecuencia de bus: 2 MHz - 256 bytes de RAM - 512 bytes de EEPROM - 5 puertos de 8 bits

• CT293+ - Motores - Sensores

Mini cámara

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

NIVEL DELIBERATIVO

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

EJEMPLOS

CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

NIVEL DELIBERATIVO

DEFINICIÓN

Objetivo: proporcionar al microbot el camino a seguir libre de obstáculos para alcanzar un determinado punto dentro del entorno de navegación

Necesidad de un modelo del entorno Interfaz de usuario que proporcione un modelo sobre el que trazar manualmente el camino a seguir

Interfaz abierta para futuras aplicaciones

Implementación de una aplicación en C para ser ejecutada en un PC bajo Linux encargada de implementar el control deliberado

NIVEL DELIBERATIVO

ESQUEMA GENERAL

NIVEL DELIBERATIVO

IMPLEMENTACIÓN

Microbot

Obstáculos

Camino trazado

Destino

Interfaz de usuario de la aplicación de control Recorrido a nivel lógico

1º Giro derecha 1

2º Avanzar d1

1º

2º

1

d1

3º4º2

d2

5º

6º

3

d3

3º Giro izquierda 2

4º Avanzar d2

5º Giro derecha 3

6º Avanzar d3

Codificación

Comando Mov. – nº pasos

Comando Movimiento

Avanzar 0x01Atrás 0x07 Izquierda 0x03Derecha 0x05Parar 0x02

Número de pasos 0x00 – 0x0E0x0F fin de trama

NIVEL DELIBERATIVO

DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA APLICACIÓN EJECUTADA EN EL MICROBOT

Pila

Recepción Datos

MóduloControl

Contadorpasos

Fin recepción

EncoderMotores

NIVEL DELIBERATIVO

EJEMPLOS Y RESULTADOS

Ejemplo 1

Ejemplo 2

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

NIVEL DELIBERATIVO

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

EJEMPLOS

CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

DEFINICIÓN Objetivo: dotar al microbot de un comportamiento reactivo que le permita sortear obstáculos imprevistos

Evitar obstáculos

Restablecer dirección

Alcanzar destino

percepción acción

entorno

Algoritmos simples que pueden ser implementados en el microbot

Asociación directa entre respuesta sensorial y acción

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

IMPLEMENTACIÓN Algoritmo sencillo que haga retroceder, girar y avanzar al microbot hasta rebasar el obstáculo

Ejemplo:

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

NIVEL DELIBERATIVO

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

EJEMPLOS

CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

EJEMPLOS DE NAVEGACIÓN HÍBRIDA

Recorrido corto

Recorrido largo

Mini Cámara

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

OBJETIVOS Y PROPUESTAS

NIVEL DELIBERATIVO

NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN

EJEMPLOS

CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO

CONCLUSIONES Operación autónoma inteligente de agentes de escasos recursos (microbots) gracias al empleo de técnicas híbridas

Pérdida de localización del móvil en recorridos largos

Imposible seguir el camino marcado con exactitud

TRABAJO FUTURO

Inclusión de algoritmos para la construcción de modelos y planificación de recorridos Controlar la navegación del microbot con una arquitectura de control deliberada basada en visión Sistema de localización basado en realimentación sensorial para operar con recorridos más largos Utilizar enlace radio bidireccional

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PROYECTO FIN DE CARRERA:

SISTEMA DE CONTROL HÍBRIDO PARA MICROBOTS

INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓNSISTEMAS ELECTRÓNICOS

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