Este documento propone un sistema de control híbrido para microbots que combina un nivel deliberativo ejecutado en un PC y un nivel reactivo implementado en el microbot. El sistema permitiría dotar de autonomía al microbot para navegar por un entorno evitando obstáculos a través de esta arquitectura de control híbrida distribuida.

1. UNIVERSIDAD DE MÁLAGA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN
PROYECTO FIN DE CARRERA:
SISTEMA DE CONTROL HÍBRIDO PARA
MICROBOTS
INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓN
SISTEMAS ELECTRÓNICOS
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
Realizado por: Dirigido por:
Gustavo Adolfo Gómez López Cristina Urdiales García

2. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS Y PROPUESTAS
NIVEL DELIBERATIVO
NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
EJEMPLOS
CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

3. 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

4. INTRODUCCIÓN
MICROBÓTICA
 Subrama de la robótica
 Sencillez de operaciones
 Bajo coste, flexibles, etc
 Agentes de reducido tamaño
Ejemplos microbots
Quark Tritt Hexápodo.

5. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS Y PROPUESTAS
NIVEL DELIBERATIVO
NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
EJEMPLOS
CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

6. PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
 Estrategias de control deliberado para operar robot
 Microbots
Pequeño tamaño
Bajo coste
Escasa
capacidad
computaciona
l
Tareas simples
 Arquitecturas reactivas asocian entrada/acción
 Estrategias de control híbrido. Combinación de ambas técnicas

7. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS Y PROPUESTAS
NIVEL DELIBERATIVO
NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
EJEMPLOS
CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

8. 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

9. 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

10. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS Y PROPUESTAS
NIVEL DELIBERATIVO
NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
EJEMPLOS
CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

11. 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

12. NIVEL DELIBERATIVO
ESQUEMA GENERAL

13. NIVEL DELIBERATIVO
IMPLEMENTACIÓN
Microbot
Obstáculos
Camino trazado
Destino
Interfaz de usuario de la aplicación de control Recorrido a nivel lógico
1º Giro derecha α1
2º Avanzar d1
1º
2º
α1
d1
3º
4º
α2
d2
5º
6º
α3
d3
3º Giro izquierda α2
4º Avanzar d2
5º Giro derecha α3
6º Avanzar d3
Codificación
Comando Mov. – nº pasos
Comando Movimiento
Avanzar  0x01
Atrás  0x07
Izquierda  0x03
Derecha  0x05
Parar  0x02
Número de pasos  0x00 – 0x0E
0x0F  fin de trama

14. NIVEL DELIBERATIVO
DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA APLICACIÓN
EJECUTADA EN EL MICROBOT
Pila
Recepción
Datos
Módulo
Control
Contador
pasos
Fin recepción
EncoderMotores

15. NIVEL DELIBERATIVO
EJEMPLOS Y RESULTADOS
Ejemplo 1
Ejemplo 2

16. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS Y PROPUESTAS
NIVEL DELIBERATIVO
NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
EJEMPLOS
CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

17. 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

18. NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
IMPLEMENTACIÓN
 Algoritmo sencillo que haga retroceder, girar y avanzar al microbot hasta
rebasar el obstáculo
 Ejemplo:

19. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS Y PROPUESTAS
NIVEL DELIBERATIVO
NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
EJEMPLOS
CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

20. EJEMPLOS DE NAVEGACIÓN HÍBRIDA
Recorrido corto
Recorrido largo
Mini Cámara

21. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS Y PROPUESTAS
NIVEL DELIBERATIVO
NIVEL HÍBRIDO DE NAVEGACIÓN
EJEMPLOS
CONCLUSIONES Y LINEAS FUTURAS

22. 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

23. UNIVERSIDAD DE MÁLAGA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN
PROYECTO FIN DE CARRERA:
SISTEMA DE CONTROL HÍBRIDO PARA
MICROBOTS
INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓN
SISTEMAS ELECTRÓNICOS
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
Realizado por: Dirigido por:
Gustavo Adolfo Gómez López Cristina Urdiales García