Sesión 3 - Movimiento Diferencial

Transcripción

1 Sesión 3 - Movimiento Diferencial Qué aprenderemos en esta sesión? Para entender como nuestro robot se va a desplazar por cualquier superficie, debemos aprender la manera en que lo hace, por eso, en esta sesión veremos el movimiento diferencial, realizaremos unos experimentos con el robot y además, recordaremos un tema de gran importancia visto en el módulo de electrónica, los motores Recordando motores La tarjeta Innobot tiene muchos de los componentes vistos en las sesiones de Electrónica Como podemos recordar, con ayuda de la electrónica podíamos variar la velocidad de un motor, además de controlar la dirección a la que se iba a mover Para esta última tarea, utilizábamos un montaje llamado Puente H, lo recuerdas? La tarjeta Innobot tiene integrado varios puente H para controlar la dirección de los motores, todo esto para que se pueda desplazar hacia donde nosotros queramos El principio del movimiento diferencial requiere que se pueda controlar la dirección de movimiento de más de un motor Movimiento diferencial FIG 121-VEHÍCULOS CON MOVIMIENTO DIFERENCIAL FUENTE: [4] Y [3] El uso del movimiento diferencial, además de encontrarlo en los robots, se puede ver aplicado en diferentes vehículos, en donde se usan para muchas actividades Para entender cómo funciona el movimiento diferencial, realizaremos la siguiente actividad: 1

2 Actividad 1 El trabajo en equipo es clave en este movimiento, ya que trabajan en conjunto dos motores para llegar a una meta 1 Vamos a escoger un compañero para realizar este trabajo 2 Cada uno va a tener el rol de uno de los motores del robot, por lo tanto uno debe ser el motor derecho y el otro el izquierdo 3 Se debe amarrar el brazo y el pie derecho del motor izquierdo con el brazo izquierdo del motor derecho, y no se pueden soltar 4 Ambos deben estar alineados uno al lado del otro, y así deben permanecer toda la actividad Cada uno solo tiene 3 estados, caminar hacia adelante, hacia atrás o detenerse 5 El facilitador les dará una serie de instrucciones y deben realizarlas como si fueran una sola persona Ejemplo: Si el facilitador dice, parejas hacia adelante, cada estudiante debe saber que estado debe realizar para que la pareja se mueva hacia adelante como una sola persona Ahora, entendiendo lo sucedido en la actividad, será más fácil asociar el concepto de movimiento diferencial con la experiencia Cuando las dos partes donde están las llantas están separadas entre sí y no tienen un eje central si no que cada una tiene un motor independiente de otro, utilizamos esta clase de movimiento para que el vehículo que esta sobre el par de motores pueda desplazarse Al igual que en la actividad, cada motor solo tiene 3 estados, moverse hacia adelante, moverse hacia atrás o detenerse Cuando combinamos 2 motores, los estados son más, ya que debemos combinar los estados de cada motor independiente Llenemos la siguiente tabla, con lo que cada pareja hizo para desplazarse cuando el facilitador lo indicaba: 2

3 Motor Izquierdo Motor Derecho Estado Hacia adelante Hacia adelante Se desplaza hacia adelante Hacia adelante Hacia atrás (o detenido) Gira hacia la derecha Hacia atrás (o detenido) Hacia adelante Gira hacia la izquierda Hacia atrás Hacia atrás Se desplaza hacia atrás TABLA 121- MOVIMIENTO DIFERENCIA FUENTE: PYGMALION El movimiento diferencial es una forma de movimiento en la que se interactúa con más de un motor, lo que hace que el vehículo que lo usa pueda realizar giros sobre su propio eje A diferencia del movimiento que usan los carros, para girar no necesita desplazamiento hacia adelante, sino simplemente cambiar el estado de movimiento de sus motores Los motores controlarán el movimiento de nuestro robot y lo haremos por medio de la Unidad de Control (la tarjeta Innobot) dándole las ordenes que deseemos a esta para que nuestro robot tenga el movimiento que nosotros queramos, de modo que debemos hacer las conexiones adecuadas para cumplir con dicho fin En este ejercicio solo usaremos dos salidas para motores para establecer las conexiones, llamadas M1 y M2, notemos que hay cuatro salidas, como la Fig 122 lo ilustra, cuando vayamos a insertar los cables debemos desatornillar con precaución para que los tornillos no se salgan, una vez que los cables estén dentro se debe volver a atornillar, esta práctica la debemos hacer siempre que conectemos cables en nuestra Unidad de Control 3

4 FIG 122-CONEXIÓN DE CABLES EN LA TARJETA INNOBOT FUENTE: PYGMALION Las conexiones deben ser como lo muestra la Fig 123 conectando los cables negativos de los motores (cables negros) en las entradas derechas de las borneras y los cables positivos de los motores (cables rojos) en la entrada izquierda de las borneras M1 es el motor derecho y M2 el motor izquierdo como las Fig 123 lo ilustra FIG 123-CONEXIÓN DE CABLES EN LA TARJETA INNOBOT FUENTE: PYGMALION 4

5 Recordando programación Ahora, vamos a recordar algunos conceptos aprendidos la clase pasada de programación, para aplicarlos en el movimiento diferencial de nuestro robot Estos conceptos, además de ayudarnos en esta sesión, serán la base para el módulo de robótica Recordemos el uso de cada una de las siguientes líneas de código y asociémosla con los conceptos aprendidos: void setup(){ (3) } void loop(){ (4) } Recordemos que cada línea tiene un significado: (1) En la configuración inicial o setup se realizan todas las órdenes que configuran el robot para el funcionamiento Estas órdenes se realizan al iniciar y solo una vez (2) Finalmente en las instrucciones que se repiten o el loop, se ponen las ordenes que van a modificar constantemente mi robot hasta que se apague Estas instrucciones se realizan después de las del setup y se repiten infinitas veces Moviendo el robot Realizaremos nuestro primer programa con movimiento diferencial, pero antes de esto, debemos tener claro algunas funciones de la librería Innobot que nos van a ayudar 5

6 Encender los Motores FIG 122-MOTOR ENCENDIDO FUENTE: [1] Ahora conoceremos la primera función para darle órdenes a los motores Esta función lo que hace es encender el motor hacia adelante o hacia atrás motoron() Descripción Esta función me permite encender cualquiera de los motores conectados a la tarjeta hacia adelante (FORWARD) o hacia atrás (REVERSE) Se debe tener en cuenta que a la función se le debe especificar que está dirigida a una variable tipo Innobot Sintaxis motoron (Motor,DIRECCION); Parámetro Motor: Es el número del motor que queremos encender Las posibilidades de este parámetro son M1, M2, M3 o M4 Debemos de tener cuidado al conectar los motores, saber cuál es la bornera donde la conectamos, en donde se muestra cual es motor a la que queda asociado desde la programación DIRECCION: Es la dirección a la queremos que el motor especificado se mueva Tenemos 2 posibilidades, hacia adelante (FORWARD) o hacia atrás (REVERSE) Devuelve N/A: Esta función no devuelve ningún valor 6

7 Apagar los Motores FIG 123-MOTOR APAGADO FUENTE: [1] Para apagar los motores y poder dejar que nuestro robot interrumpa su movimiento utilizamos otra función: motoroff() Descripción Esta función me permite apagar cualquiera de los motores conectados a la tarjeta Se debe tener en cuenta que a la función se le debe especificar que está dirigida a una variable tipo Innobot Sintaxis motoron (Motor); Parámetro Motor: Es el número del motor que queremos apagar Las posibilidades de este parámetro son M1, M2, M3 o M4 Debemos de tener cuidado al conectar los motores, saber cuál es la bornera donde lo conectamos, en donde se muestra cual es motor a la que queda asociado desde la programación Devuelve N/A: Esta función no devuelve ningún valor Actividad 1 Vamos a abrir el Innobot IDE y a realizar las siguientes actividades: 1 Dentro del setup, encender el motor 1 hacia adelante y encender el motor 2 hacia adelante 2 Realizar un comentario en cualquier parte del programa 3 Verificar el programa 4 Cargarlo a la tarjeta Innobot 7

8 Ahora, nuestro robot está moviéndose, pero para el próximo reto, vamos a necesitar que el robot realice unas actividades por tiempos, para lo que necesitaremos una función más Esperar FIG 124 -ESPERA FUENTE: [2] Esta función es simple en sintaxis y en uso La función lo que hace es realizar la instrucción inmediatamente anterior durante el tiempo que uno requiera Luego continúa con las instrucciones que están después, luego de haber pasado el tiempo especificado delay() Descripción Pausa el programa durante la cantidad de tiempo (en milisegundos) especificada por el parámetro tiempo Sintaxis delay (Tiempo); Parámetro Tiempo: Es el tiempo que requiero que se pause el programa El tiempo está dado en milisegundos Recordar que 1 segundo son 1000 milisegundos Devuelve N/A: Esta función no devuelve ningún valor Actividad 2 Vamos a abrir el Innobot IDE y a realizar las siguientes actividades en un nuevo archivo: 1 Dentro del setup, encender el motor 1 hacia adelante y encender el motor 2 hacia adelante durante un segundo, y luego apagar los 2 motores durante un segundo 2 Luego encender motor 1 hacia atrás y motor 2 hacia atrás durante un segundo, y finalmente, apagar de nuevo los 2 motores 3 Verificar el programa 4 Cargarlo a la tarjeta Innobot 8

9 Ahora vamos a aplicar movimiento diferencial para realizar la siguiente actividad (Se puede observar la Tabla 121) Actividad 3 Vamos a abrir el Innobot IDE y a realizar las siguientes actividades en un nuevo archivo: 1 Los puntos del 1 al 4 de las actividades anteriores, se deben realizar de forma mecánica para los códigos que vamos a realizar de aquí en adelante Recordarlos para que la programación coger agilidad programando 2 Vamos a mover nuestro robot hacia adelante durante un segundo 3 Luego girar a la derecha durante medio segundo 4 Moverse de nuevo hacia adelante durante un segundo 5 Girar hacia la izquierda durante medio segundo 6 Detener el robot durante un segundo 7 Mover hacia atrás durante un segundo 8 Detener el carro 9 Esto se debe repetir infinitas veces En dónde debo poner el código? en setup o el loop? 10 Verificar el programa 11 Cargarlo a la tarjeta Innobot Actividad 4 En esta actividad realizaremos un experimento con los ángulos básicos: 90º, 180º, 270º y 360º Cada robot, aunque sea similar al del compañero, tiene pequeñas características diferentes, por lo que este reto debe realizarlo cada grupo a conciencia y con su propio robot La actividad consiste en descubrir cuanto delay le debemos de colocar al robot, para que con un giro hacia la derecha, o hacia la izquierda, genere los ángulos ya descritos Ejemplo: Para el ángulo de 90º el delay es de 200 milisegundos, el ángulo de 180º es de 400 milisegundos, el de 270º de 9

10 Ahora, resuelve el siguiente reto: RETO Vamos a utilizar lo aprendido en clase: programación y movimiento diferencial Es importante que desde ya nos familiaricemos con dos conceptos tan importantes, ya que las próximas sesiones hacen uso de estos todo el tiempo Vamos a realizar con nuestro robot algunas figuras, así que debemos ser creativos, ya que no se dan instrucciones, ustedes deben realizar el algoritmo (la secuencia de pasos) y luego con este, escribir el código correspondiente Las figuras pueden ser: Triángulo equilátero Pentágono Rectangular Rombo Hexágono Cruz Observen que en el reto anterior hicimos uso de solo 3 instrucciones: motoron(), motoroff() y delay() El movimiento de un robot se puede resumir a estas 3 instrucciones, ya que en este caso el robot no toma decisiones por sí solo, ya que se le dan unas órdenes que debe seguir, pero es importante entender cada orden y cada instrucción vista en esta sesión 10

11 Referencias [1] «deviantart,» [En línea] Available: [Último acceso: ] [2] «gstatic,» [En línea] Available: [Último acceso: ] [3] «clipartlogo,» [En línea] Available: [Último acceso: ] [4] «clipartlogo,» [En línea] Available: [Último acceso: ] 11