Robot seguidor de línea electromagnética

Introducción a la Robótica
Proyecto: Robot Goleador

2009-12-19

Francisco Durán 18046
Alfredo Serrano 17870
Giovannina Zapata 17840

1. Introducción:
Los AGV´s (Automated Guided Vehicles) son utilizados en plantas industriales con alto grado de automatización, comúnmente se los encuentra en países industrializdos, sin embargo esto no fue una limitante para crear vehículos de estaespecie a escala y reproducir algunas de las tareas que realizan los mismos.
Este tipos de robots se incluye dentro de la categoría de robótica móvil pues poseen sensores de navegación que les permiten ubicarse en un espacio y poder desplazarse hacia posiciones preprogramadas, o recibiendolas en tiempo real si se cuenta con los periféricos necesarios.
El proyecto es una aplicación directa de losconocimientos obtenidos en el curso de robótica y fruto de una amplia investigación de cómo solucionar los requisitos impuestos para el mismo.
2. Objetivos:
* Diseñar y fabricar un robot autónomo seguidor de línea electromagnético, incluyendo su estructura mecánica, circuito electrónico y programación.
* Poner en práctica los conocimientos adquiridos en la clase de Introducción a laRobótica.
3. Desarrollo:
El proyecto consiste en el diseño y fabricación de un robot seguidor de línea electromagnético, capaz de ubicarse en una pista con guías electromagnéticas, encontrar un “puck” de plástico y empujarlo hacia una canasta para golear y marca puntos (Sass 1).
La pista consiste en una tabla de triplex de 8mm pintada de blanco. En la parte posterior se ubican alambresrecorridos por una corriente alterna, dispuestos de manera que formen una malla rectangular de 4 líneas y 4 columnas, y con una misma frecuencia (Sass 1). Existe un solo punto de partida (salida) y dos puntos de llegada (Gol1 y Gol 2), además de ocho rutas posibles como se muestra en las siguiente gráficas:

Fig. 1a Pista de Competencia y Rutas Posibles

Fig. 1b Pista de Competencia y Rutas PosiblesLas rutas se numeran de la siguiente manera:
# Ruta | # Puck | # Gol |
0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 2 |
2 | 2 | 1 |
3 | 2 | 2 |
4 | 3 | 1 |
5 | 3 | 2 |
6 | 4 | 1 |
7 | 4 | 2 |
Tabla 1. Rutas posibles
Para este proyecto fue necesario trabajar en distintas etapas que permitieran la construcción del “Robot Goleador”, de manera que éste fuera capaz de cumplir con los requerimientosen la pista. Se trabajó en tres etapas principales:
* Diseño Electrónico
* Diseño Mecánico
* Programación
Las dos primeras etapas fueron trabajadas simultáneamente. La programación fue el último paso en el proyecto.
4.1 Diseño Electrónico:
El diseño electrónico engloba:
* Construcción de sensores
* Diseño y Construcción del circuito eléctrico.
4.2.1Sensores:
Se construyeron dos sensores inductivos, cada uno con un núcleo de ferrita en forma de “E”. Los sensores inductivos son útiles para aplicaciones de posicionamiento, detección de paso, codificación y conteo. En el caso del Robot Goleador, se necesitan estas funciones a fin de que el robot sea capaz de ubicarse en la pista, detectar avance en líneas y permitir la diferenciación de rutas.
Lossensores se construyen a partir del bobinado de hilo conductor alrededor del núcleo de ferrita. Se utilizó un núcleo de ferrita ya que permite minimizar las interferencias electromagnéticas. Esta propiedad está dada por la ferrita que presenta una alta permeabilidad magnética, permitiéndole almacenar campos magnéticos con más fuerza que el hierro. A mayor número de vueltas del hilo conductor,aumenta la impedancia de la señal sin atenuar las frecuencias más bajas.
Los sensores consisten de dos núcleos de ferrita, cada uno con dos bobinados contrarios de alrededor de 400 vueltas. Cada bobinado en el núcleo al ser expuesto a un campo magnético genera un voltaje inducido de magnitud contraria respecto del bobinado próximo. La ventaja de tener bobinados con un gran número de devanados...