Sensores y actuadores en robotica

Capítulo 1
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Sensores para robots móviles ________________________________________ 4

Introducción ___________________________________________________________________ 4 Clasificación sensorial __________________________________________________________ 5
1.1 Sensores exteroceptivos_________________________________________________________________ 6 1.1.1 Sensores para medir distanciasbasados en el ultrasonido ________________________________ 6 1.1.2 Sensores para medir distancias que funcionan en el espectro infrarrojo ___________________ 10 1.1.3 Visión artificial ___________________________________________________________________ 12 1.1.4 Sensores de proximidad ___________________________________________________________ 13 1.1.4.1 Sensores inductivos___________________________________________________________ 13 1.1.4.2 Sensores de efecto Hall_________________________________________________________ 14 1.1.4.3 Sensores capacitivos ___________________________________________________________ 16 1.1.5 Sensores de iluminación: fotorresistencias, fotodiodos y fototransitores___________________ 17 1.1.6 Otros sensoresexteroceptivos_______________________________________________________ 18 1.2 Sensores propioceptivos _______________________________________________________________ 18 1.2.1 GPS _____________________________________________________________________________ 19 1.2.2 Sensores para medir de forma absoluta la orientación del robot__________________________ 20 1.2.3 Giroscopio _______________________________________________________________________ 21 1.2.4Shaft Encoder incremental _________________________________________________________ 21 1.2.5 Encoders absolutos________________________________________________________________ 26 1.2.6 Sensores de velocidad _____________________________________________________________ 26 1.2.7 Otros sensores propioceptivos ______________________________________________________ 26

Capítulo 2
0 1 2

Actuadores_______________________________________________________ 27

Introducción __________________________________________________________________ 27 Ecuación del movimiento_______________________________________________________ 28 Motor de corriente continua ____________________________________________________ 31
2.1 Principio físico, modelo eléctrico y modos de funcionamiento_______________________________ 31 2.2 Control de velocidad __________________________________________________________________ 35 2.2.1 Efecto de la resistencia de inducido __________________________________________________ 39

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Servomotor ___________________________________________________________________ 40

Bibliografía __________________________________________________________________ 43

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3Capítulo 1 SENSORES PARA ROBOTS MÓVILES
0 Introducción

Un transductor es, en general, un dispositivo que convierte una señal de un tipo de energía en otro. Dado que hay seis tipos de señales: mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares (químicas), cualquier dispositivo que convierta una señal de un tipo en una señal de otro tipo debería considerarse un transductor. En robóticamóvil un sensor utiliza un transductor que capta información del entorno para ser utilizada por el robot.

En general, la estructura de un sensor completo se compone de lo siguiente: • Controlador del transductor. Si existe, es el elemento interfaz entre el usuario del sensor y el transductor. Por ejemplo, hay circuitos controladores que indican cuándo y cómo se debe hacer una medida, etc... •Transductor. Convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica (señal). • Acondicionamiento de la señal. Si existe, realiza la función de modificar la señal entregada por el transductor para obtener una señal adecuada (amplificación, linealización, etc.). Con el avance de la electrónica digital, cada vez los circuitos acondicionadores son más sencillos....