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Fuente de alimentación ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
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Partes del Sojourner Computador central Baterías Sensores Cámara
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Conectores y baterías Alimentación del hardware: Baterías, 24V Alimentación de motores: Baterías, 36V
Conectores 1.- Rápida reparación del sistema 2.- Reducen fallos 3.- Facilitan la implementación del sistema detector  de fallos 4.- Reducen cantidad de cables exteriores 5.- Aumenta la fiabilidad del sistema
Otras consideraciones Software diagnóstico 1.- Diagnóstico por Software 2.- Diagnóstico por Hardware 3.- Preferiblemente almacenado en ROM ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Ejemplo de módulos
Sensores ,[object Object],[object Object],[object Object]
Órganos sensoriales humanos ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
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[object Object],[object Object],Sensores en algunos robots (II) Sensores Elastómetro: Incremento  de la densidad Fuerza aplicada
[object Object],Sensores en algunos robots (III) Capacidad Carga Fuerza Elastómetro Dieléctrico Placas Elastómetro Elastómetro transparente Fibra  transmisora Fibra  receptora Ópticos Capacitivos Cargas de esfuerzo
[object Object],[object Object],Sensores en algunos robots (IV) Distancia (cm) Ángulo de  percepción
Espectro electromagnético
Ondas de radio  (parte del espectro) Longitud de onda : Distancia entre dos picos Frecuencia : Número de ondas por segundo AM : 750KHz, 400m FM : 100MHz, 3m Onda  larga: Barcos Onda  media: AM, radiodifusión Onda  corta: Policía, aviones VHF: FM, modelos radiocontrol UHF: Televisión Microondas: Celulares, TV satélite, cocina                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
Comunicaciones  (Radio-Modem) 460MHz
Cámaras infrarrojas Animales Rescate Bomberos Incendios  forestales
[object Object],[object Object],[object Object],Sensores en algunos robots (V): Infrarrojos
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Sensores en algunos robots (VI)
Comunicaciones: Conducción espacial remota
Radio-Modem (Sojourner) Radio Modem Enlace con la tierra Enlace con la tierra durante el viaje Enlace con  el rover
Características del radio-modem ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Teleoperación:Radio-Modem Interior Exterior 2.4GHz 180m 5Km 900MHz 450m 11Km
Sensores resistivos: Desplazamientos lineales y giros 10-15K
[object Object],[object Object],[object Object],Sensores resistivos: Fotocélulas
Sensores tactiles: Resistivos Miden la fuerza aplicada Área activa Extremidad
Sensores tactiles Examinar mamas de forma remota Romper huevos
Arreglo de sensores tactiles Atención multiplexada a cada sensor: Semejante a la atención a un teclado
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Creación de mapas usando sensores ultrasónicos Silla Longitud del eco Puerta Silla Barrido sónar de izquierda a derecha
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Medición de un escáner ultrasónico Frecuencia Amplitud Precisión Valores típicos: 200 metros o más: 150KHz 50-200 metros: 300KHz 20-75 metros: 600KHz La frecuencia de operación determina la precisión y la amplitud de la zona de barrido
Sensores infrarrojos basados  en intensidad
Aplicaciones del conmutador optoelectrónico
Sensores infrarrojos reflexivos LED transmisor Fotodiodo o  fototransistor ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Sensores infrarrojos modulados
Sensores infrarrojos (distancia) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Sensores para odometría LED Fotodiodo Circuíto decodi- ficador Encoder incrementales A B A adelanta a B
Encoder incrementales ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Encoder absoluto ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Tacómetros ,[object Object],[object Object]
Velocidad y posición Tiempo (segundos) Distancia recorrida (metros)
Ejemplo de tacómetro y configuración básica
Aceleración ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Aceleración y velocidad Tiempo (segundos) Velocidad (metros/segundo)
Acelerómetros angulares Cada eje (x, y, z) tiene un acelerómetro Lateral Frontal Superior Principio de funcionamiento:  Se basan en la  capacidad diferencial , la  aceleración provoca el desplazamiento de una estructura de silicio, cambiando la capacidad,  los cambios de capacidad se convierten en cambios de  voltaje, proporcionales a la aceleración
Acelerómetro de tres ejes Analog Devices: ADXL312
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Aplicaciones de acelerómetros  y giróscopos ,[object Object]
GPS ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
GPS (Robotics Studio) ,[object Object],[object Object]
Sensores de orientación: Compás ,[object Object],El vector de orientación al  polo norte es totalmente  horizontal sólo en el  ecuador Esencia de la orientación por  compás magnético : Se miden las componentes del vector que apunta al campo magnético  terrestre (x,y).  Compás magnético de tres ejes Honeywell: HMR3000
Unidades de medida inercial (IMU) y Sistemas de navegación inercial (INS) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Procesador de unidad  de medida inercial MEMSense: nIMU
GPS + IMU ,[object Object]
Estimación de los seis grados de libertad con la IMU Corrección del sistema de referencia relativo a la tierra Medición de orientación  (magnetómetro) Posición absoluta (GPS) Unidad de correción/ Filtro de Kalman Pos Vel 6 grados de libertad para navegación IMU Aceleración  en tres ejes
IMU de Analog Devices ADIS16367 Giróscopo y acelerómetro de tres ejes
Applanix POSLV Sistema de Medición Inercial + GPS
Applanix POSLV en un vehículo ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Aplicaciones: Navegación en vehículos no tripulados UUV UAV UGV
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Escaner láser de proximidad (PSL)
Escaner láser de proximidad (PSL) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Escáner de barrido láser Escáner PB-9 (fabricado por  Hokuyo Electric ) Rango de detección es de 3 metros,  en un ángulo de 162 grados con  91 bloques de resolución
Información disponible Muestra de posibles trayectorias
Escaner láser de proximidad (PSL) Interpretación de las celdas: Mapa de celdas ocupadas Alta probabilidad de obstáculos: celdas agrupadas P(x,y): Celda ocupada P(x,y): Celda no ocupada
Escaner láser de proximidad (PSL) I = imread('celdas_laser.jpg'); imshow(I) background =  imopen(I,strel('disk',15)); I2 = imsubtract(I,background); level = graythresh(I2); bw = im2bw(I2,level); imshow(bw)
Interfaz (LM 200) Telegramas Respuesta a un  Telegrama de  solicitud de  envío de datos
Telegramas (LM 200) Telegrama para verificar conexión con el LIDAR: Status_Chk = uint8([2 0 1 0 49 21 18]); fwrite(s,Status_Chk); Status_Ack = fread(s,161,'uint8'); Telegrama de solicitud de envío de datos: Send_Data = uint8([2 0 2 0 32 36 52 8]); fwrite(s,Send_Data); DataSet = fread(s); Telegrama para detener el envío de datos: Stop_Data = uint8([2 0 2 0 32 37 53 8]); fwrite(s,Stop_Data); StopData_Ack = fread(s,10,'uint8'); Fuente : Olin Robotics
Dibujo de mapas  Programa en Visual Basic 6 Fuente: Interfaz del LM 200
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Sensores de robots

  • 4. Simulación 3D e interfaz Matlab Virtual Reality Toolbox
  • 5. Simulación 3D Robotic Studio: Visual Simulation Environment
  • 7.
  • 8. Sistema de dirección Universidad de Sevilla: ROMEO 3R
  • 9. Sistemas de dirección Robot Universidad Central Florida (UCF) Robot Austin
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13. E-Stop Robot Stanford Robot Universidad de Utah Interruptores
  • 14. Computador central (vibraciones) Robot Universidad de Cornell (2005)
  • 15.
  • 16.
  • 17. Partes del Sojourner Computador central Baterías Sensores Cámara
  • 19. Conectores y baterías Alimentación del hardware: Baterías, 24V Alimentación de motores: Baterías, 36V
  • 20. Conectores 1.- Rápida reparación del sistema 2.- Reducen fallos 3.- Facilitan la implementación del sistema detector de fallos 4.- Reducen cantidad de cables exteriores 5.- Aumenta la fiabilidad del sistema
  • 21.
  • 23.
  • 24.
  • 25.
  • 26.
  • 28.
  • 29.
  • 30.
  • 32. Ondas de radio (parte del espectro) Longitud de onda : Distancia entre dos picos Frecuencia : Número de ondas por segundo AM : 750KHz, 400m FM : 100MHz, 3m Onda larga: Barcos Onda media: AM, radiodifusión Onda corta: Policía, aviones VHF: FM, modelos radiocontrol UHF: Televisión Microondas: Celulares, TV satélite, cocina                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
  • 34. Cámaras infrarrojas Animales Rescate Bomberos Incendios forestales
  • 35.
  • 36.
  • 38. Radio-Modem (Sojourner) Radio Modem Enlace con la tierra Enlace con la tierra durante el viaje Enlace con el rover
  • 39.
  • 40. Teleoperación:Radio-Modem Interior Exterior 2.4GHz 180m 5Km 900MHz 450m 11Km
  • 41. Sensores resistivos: Desplazamientos lineales y giros 10-15K
  • 42.
  • 43. Sensores tactiles: Resistivos Miden la fuerza aplicada Área activa Extremidad
  • 44. Sensores tactiles Examinar mamas de forma remota Romper huevos
  • 45. Arreglo de sensores tactiles Atención multiplexada a cada sensor: Semejante a la atención a un teclado
  • 47.
  • 48.
  • 50. Creación de mapas usando sensores ultrasónicos Silla Longitud del eco Puerta Silla Barrido sónar de izquierda a derecha
  • 52. Medición de un escáner ultrasónico Frecuencia Amplitud Precisión Valores típicos: 200 metros o más: 150KHz 50-200 metros: 300KHz 20-75 metros: 600KHz La frecuencia de operación determina la precisión y la amplitud de la zona de barrido
  • 54. Aplicaciones del conmutador optoelectrónico
  • 55.
  • 56.
  • 57.
  • 58. Sensores para odometría LED Fotodiodo Circuíto decodi- ficador Encoder incrementales A B A adelanta a B
  • 59.
  • 60.
  • 61.
  • 62. Velocidad y posición Tiempo (segundos) Distancia recorrida (metros)
  • 63. Ejemplo de tacómetro y configuración básica
  • 64.
  • 65. Aceleración y velocidad Tiempo (segundos) Velocidad (metros/segundo)
  • 66. Acelerómetros angulares Cada eje (x, y, z) tiene un acelerómetro Lateral Frontal Superior Principio de funcionamiento: Se basan en la capacidad diferencial , la aceleración provoca el desplazamiento de una estructura de silicio, cambiando la capacidad, los cambios de capacidad se convierten en cambios de voltaje, proporcionales a la aceleración
  • 67. Acelerómetro de tres ejes Analog Devices: ADXL312
  • 68. Giróscopos Eje rotor , que mantiene su orientación debido al al momento angular que genera la masa de la rueda giratoria Potenciómetros Miden la velocidad angular (rad/s)
  • 69.
  • 70.
  • 71.
  • 72.
  • 73.
  • 74. Procesador de unidad de medida inercial MEMSense: nIMU
  • 75.
  • 76. Estimación de los seis grados de libertad con la IMU Corrección del sistema de referencia relativo a la tierra Medición de orientación (magnetómetro) Posición absoluta (GPS) Unidad de correción/ Filtro de Kalman Pos Vel 6 grados de libertad para navegación IMU Aceleración en tres ejes
  • 77. IMU de Analog Devices ADIS16367 Giróscopo y acelerómetro de tres ejes
  • 78. Applanix POSLV Sistema de Medición Inercial + GPS
  • 79.
  • 80. Aplicaciones: Navegación en vehículos no tripulados UUV UAV UGV
  • 81.
  • 82.
  • 83. Escáner de barrido láser Escáner PB-9 (fabricado por Hokuyo Electric ) Rango de detección es de 3 metros, en un ángulo de 162 grados con 91 bloques de resolución
  • 84. Información disponible Muestra de posibles trayectorias
  • 85. Escaner láser de proximidad (PSL) Interpretación de las celdas: Mapa de celdas ocupadas Alta probabilidad de obstáculos: celdas agrupadas P(x,y): Celda ocupada P(x,y): Celda no ocupada
  • 86. Escaner láser de proximidad (PSL) I = imread('celdas_laser.jpg'); imshow(I) background = imopen(I,strel('disk',15)); I2 = imsubtract(I,background); level = graythresh(I2); bw = im2bw(I2,level); imshow(bw)
  • 87. Interfaz (LM 200) Telegramas Respuesta a un Telegrama de solicitud de envío de datos
  • 88. Telegramas (LM 200) Telegrama para verificar conexión con el LIDAR: Status_Chk = uint8([2 0 1 0 49 21 18]); fwrite(s,Status_Chk); Status_Ack = fread(s,161,'uint8'); Telegrama de solicitud de envío de datos: Send_Data = uint8([2 0 2 0 32 36 52 8]); fwrite(s,Send_Data); DataSet = fread(s); Telegrama para detener el envío de datos: Stop_Data = uint8([2 0 2 0 32 37 53 8]); fwrite(s,Stop_Data); StopData_Ack = fread(s,10,'uint8'); Fuente : Olin Robotics
  • 89. Dibujo de mapas Programa en Visual Basic 6 Fuente: Interfaz del LM 200
  • 90.
  • 91. Entorno en 3D Robot: Gator Nation Techo del vehículo (360 0 ): Equipo Berlin
  • 92.
  • 94. Aplicaciones Imagen (I) Cámaras Identificación y seguimiento Detección de peatones
  • 95. Aplicaciones Imagen (II) Detección de caminos Reconocimientos de caracteres Reconocimientos de personas
  • 96. Aplicaciones Imagen (III) Control de calidad Spray nasal Códigos y caracteres Control de calidad
  • 97. Aplicaciones Imagen (IV) Cápsula para análisis intestinal Escáner huellas dactilares Quemaduras en pacientes
  • 98. Aplicaciones Imagen (V) Referencias para el aterrizaje en Marte del Spirit
  • 99.
  • 100. Tormenta (I) Cámara Estéreo Escáneres láser Medición Inercial (IMU) GPS Diferencial Mapa, detección de obstáculos Posición Planificación Controladores Aceleración Freno Curvatura
  • 101. Grand Challenge: Stanley Posición: Applanix POS LV 420 (Encoder, GPS, IMU) Localización:SICK Lidar Localización: RIEGL LMS-Q120 Lidar Radares BOSCH: 5
  • 102. Grand Challenge: Stanley (I) Percepción: SICK LD-LRS Lidars Servidores Rackmount: 2 Intel quad-core c/u
  • 103.
  • 104. Grand Challenge: Carolo Uso de Radar, Lidar y Laser Scanner
  • 105.
  • 106.
  • 107.
  • 108. Sistema de percepción (MIT) Puntos de paso (DARPA)