Este documento describe un proyecto de brazo robótico multifuncional realizado por tres estudiantes. El brazo robótico tendrá movimiento en los ejes X e Y para recolectar objetos y colocarlos en una posición aleatoria o específica elegida por el usuario. El documento explica los componentes de hardware y software, los algoritmos de comunicación entre la PC y el PIC a través de un puerto serial, y el desarrollo de una interfaz gráfica para el usuario.

1. Escuela de electrónica y telecomunicaciones
Proyecto de Fundamentos de la
Programación
Avance 4
Brazo Robótico Multifuncional
Nombres y apellidos:
 María Enid Pineda Rivas
 Vanessa Uchuari
 Katherine Llanes
Loja – Ecuador
2009 - 2010
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2. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
Tema:
Brazo Robótico Multifuncional
Objetivo general:
 Construir un brazo mecánico con movimiento en los ejes X, Y para recolección de
objetos y colocación de los mismos ya sea en forma aleatoria o en un punto específico.
Objetivos específicos:
 Implementar algoritmos eficientes y claros dentro del lenguaje C++.
 Lograr la interacción Usuario-PC para controlar el brazo robótico con ayuda del puerto
serial.
 Lograr que la colocación de los objetos sea de dos formas: aleatoria y en un punto
específico.
 Ordenar por medio del brazo robótico objetos de acuerdo a su tamaño.
Descripción:
USUARIO PC PIC BRAZO
ROBÓTICO
Puerto Algoritmos de Algoritmos
serial envió y de control
recepción
Interfaz amigable
Nuestro proyecto constara de las siguientes etapas:
Posicionamiento
Detección y
Envio-Recepcion de los objetos en
recolección de
de datos forma aleatoria y
objetos
específica
DESCRIPICION DE SU FUNCIONAMIENTO
En cuanto a la recolección de objetos: el brazo robótico funcionara de la siguiente forma su
movimiento se realizará en los tres ejes X, Y y tendrá tres articulaciones: el brazo, la base y la
pinza, terminado en una mano con tres dedos lo que permitirá una mayor facilidad para
recolectar objetos.
En cuanto a la colocación de objetos: El usuario podrá elegir entre dos modalidades
 En posición específica: la misma que será elegida con anterioridad.
 En posición aleatoria: la misma que será elegida por el brazo al azar.
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3. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
Herramientas:
Hardware:  Pinza
 4 Servomotores.  Proto Board.
 Aluminio.  Cable DB9.
 Micro controlador PIC-16F819.  Fuente de Alimentación
 Resistencias.  PC con puerto serial.
 Transistores.
Software:
 PC
Puerto Algoritmos para controlar el robot
Serial
 PIC (Implementado en C++)
Metodología
La primera fase de la resolución de un proyecto es el análisis del problema o lo que es lo
mismo la elección de un tema. Esta fase requiere una clara definición, donde se contemple
exactamente lo que debe hacer el programa y el resultado o solución deseada en nuestro caso
es la resolución del robot seguidor de una línea negra en donde hay que analizar el algoritmo e
implementarlo a lenguaje de alto nivel.
Los métodos más eficaces para el proceso de diseño se basan en el conocido método: “divide y
vencerás”, es decir la resolución de un problema complejo se realiza dividiendo el problema en
subproblemas y dividir estos subproblemas en otros de nivel más bajo, hasta que pueda ser
implementada una solución en la computadora. Este método se conoce técnicamente como
diseño modular.
Nuestro proyecto tendrá un programa bien diseñado que tendrá un modulo principal y de este
se desprenden los subprogramas (módulos de nivel más bajo) que a su vez pueden llamar a
otros subprogramas dependiendo de las necesidades.
El método a usar en el proyecto es el científico-experimental 1
La razón de utilizar el método científico es porque en la robótica y la programación se debe
conocer y definir los conceptos científicos como por ejemplo: que es un diodo, PIC, sensores,
servos, transistores, resistores y condensadores. Además debemos tener claro lo que es la
microelectrónica y la programación; además se usa la observación como principal medio para
resolver las inquietudes y dudas que se presentan en la elaboración del proyecto.
El experimental porque para poder elaborar el proyecto hay que realizar varias experiencias
para ir perfeccionando el modelo hasta que cumpla las necesidades del usuario.
A continuación detallaremos las herramientas que vamos a usar en las fases de resolución:
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Método científico, método de estudio sistemático de la naturaleza que incluye las técnicas de
observación, reglas para el razonamiento y la predicción, ideas sobre la experimentación planificada y
los modos de comunicar los resultados experimentales y teóricos.
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4. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
 La prueba de ejecución manual para ver si el
Del análisis de algoritmo es consistente
Algoritmos  Comprobar si los módulos están bien
estructurados, subdivididos y si son eficientes
finitos y claros
Fases de
Comprobación
Para el programa Una vez hecho el robot probar si los algoritmos
logran que haga la tarea y si su masa y velocidad
influyen de alguna manera o si son despreciables
Los pasos a describir son secuenciales:
1ra Etapa:
Implantar objeto de transmisión serial.
2da Etapa:
Implantar puntos de comunicación serial.
3ra Etapa:
Empezar comunicación serial.
4ta Etapa:
Ingreso de instrucciones por teclado y su almacenamiento en sus respectivas variables.
5ta Etapa:
Transmisión de datos vía comunicación serial.
6ta Etapa:
Recepción y ejecución de instrucciones.
Fundamentos Teóricos:
Servomotor:
“Un servomotor de modelismo —conocido generalmente como servo o
servo de modelismo—es un dispositivo actuador que tiene la capacidad
de ubicarse en cualquier posición dentro de
su rango de operación, y de mantenerse estable en dicha posición. Está
formado por un motor de corriente continua, una caja reductora y un
Imagen 1 circuito de control, y su margen de funcionamiento generalmente es de
menos de una vuelta completa. Los servos de modelismo se utilizan frecuentemente en
sistemas de radiocontrol y en robótica, pero su uso no está limitado a estos”.
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5. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
Microcontrolador PIC 16F819:
Tarjeta de control: contiene un micro controlador que se encarga
de tomar el control del motor y las decisiones que debe de realizar
el robot. Su código debe ser escrito en lenguaje de programación
orientada a micro controlador PIC y existen varias opciones como
por ejemplo: C++, phyton o java.
Imagen 2
Puerto serial:
“Un puerto serie o puerto serial es una interfaz de
comunicaciones de datos digitales, frecuentemente
utilizado por computadoras y periféricos, en donde la
información es transmitida bit a bit enviando un solo
bit a la vez, en contraste con el puerto paralelo que
Imagen 3 envía varios bits simultáneamente. La comparación
entre la transmisión en serie y en paralelo se puede explicar usando una analogía con las
carreteras. Una carretera tradicional de un sólo carril por sentido sería como la transmisión en
serie y una autovía con varios carriles por sentido sería la transmisión en paralelo, siendo los
vehículos los bits que circulan por el cable”.
Leguaje de programación C++:
Es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980 por Bjarne Stroustrup.
La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje de programación C con
mecanismos que permitan la manipulación de objetos. En ese sentido, desde el punto de vista
de los lenguajes orientados a objetos, el C++ es un lenguaje híbrido.
Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que se sumó a los otros
dos paradigmas que ya estaban admitidos (programación estructurada y la programación
orientada a objetos). Por esto se suele decir que el C++ es un lenguaje de programación
multiparadigma.
Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++, al que se han adherido la mayoría de
los fabricantes de compiladores más modernos. Existen también algunos intérpretes, tales
como ROOT.
Una particularidad del C++ es la posibilidad de redefinir los operadores (sobrecarga de
operadores), y de poder crear nuevos tipos que se comporten como tipos fundamentales.
El nombre C++ fue propuesto por Rick Mascitti en el año 1983, cuando el lenguaje fue utilizado
por primera vez fuera de un laboratorio científico. Antes se había usado el nombre "C con
clases". En C++, la expresión "C++" significa "incremento de C" y se refiere a que C++ es una
extensión de C.
Alcance:
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6. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
El alcance máximo de nuestro proyecto es lograr movimiento del brazo mecánico en los ejes X,
Y para la recolección de objetos livianos y su traslado a un destino diferente el mismo que será
en un punto pre-establecido o en un lugar aleatorio elegido por el usuario.
Resultados esperados:
Una vez terminado el proyecto, se tendrá un brazo mecánico capaz de recolectar objetos
livianos por medio de una pinza, posteriormente trasladarlos a su destino final dentro del
rango de movimiento del brazo, donde podrá elegir una posición final de los objetos una
aleatoria o una específica
Desarrollo de módulos:
Descripción de
módulos principales
Recleccion y
Envio-
colocacion de
Recepcion de
un objeto
archivos
Cofiguracion de la Envio-recepcion Posición Posicion
comunicación PC- de datos y especifica Aleatoria
PIC por puerto diseño interfaz
serial amigable
Modulo de Envio-recepción de la comunicación PC-PIC por puerto serial:
 Configuración PC-puerto serial
 Envio -recepción y diseño de interfaz amigable
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7. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
Inicio
(envio-recepción de
PIC <-> PC)
Inicialización de variables ruta=1 //significa que esta en la
ruta correcta
variables :bandera //respuesta si hay o no comunicacion
COM1 (PC)
Mientras {bandera
=ERROR} Hacer
abrir COM1
bandera =OK
configurar comunicación del COM1
mediante el puerto serial:
velocidad = 9600 bandios (bits/s)
número de bit = 8
bits de parada = 1
control de flujo = OFF
Pariedad ninguna
Fin
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8. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
Inicio(Desarrollo_interfazamigable_interraccion_PC-
Usuario(tramsmicion de ordenes)
Constantes: salir, entrar, posición
Variable, posición
Inicializar modo gráfico
Llamar a GUI (biblioteca grafica de C++)
Detectar posición del MOUSE
Ir a cordenadas de entrar
Trazar cuadro
Pintarlo
guardar en variable entrar
Ir a cordenadas de posicion
Trazar cuadro
Pintarlo
Guardar en variable posicion
Ir a cordenadas de salir
Trazar cuadro
Pintarlo
Guardar en variable Salir
Transmitir la orden por puerto
serial: //Interaccion PC-usuario
Compración con constantes
Leer posicion
Guardar en variable
posición (x,y)
De otro
modo Si {posicion}
No moverse Hacer
Posicion
envie orden
A control de
motores
Fin
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9. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
Inicio
Varialbles para los
servos: m1,
m2,m3,m4
Ingresar posicion:
Leer y almacenar:
posicion
Si (m1=encendido y m2=encendido y
m3=encendido y m4=encendido) Presentar (Alerta)
Entonces
Según (posición )
No moverse Caso contrario
sea
Motor4=
Posicion=”derec Posicion=”izquie Posicion=”abajo”
encendido
ha” rda” Posicion=”arriba”
si si si si
si
m1=Mover m1=Mover
m2=Mover arriba m3=Mover abajo m4=apagado
derecha izquierda
Preguntar
continuar
Mientras
(continuar=si)
Fin
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10. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
DESARROLLO DE ALGORITMOS:
Desarrollo comunicación PIC-puerto serial
Primero:
1. Proceso envio-recepción de PIC <-> PC
2. Inicialización de variables ruta=1 //significa que esta en la ruta correcta
3. variables :bandera //respuesta si hay o no comunicacion
4. COM1 (PC)
5. Mientras {bandera =ERROR} Hacer
{
abrir COM1
bandera =OK
}
6. FinMientras
configurar comunicación del COM1 mediante el puerto serial:
velocidad = 9600 bandios (bits/s)
número de bit = 8
bits de parada = 1
control de flujo = OFF
Pariedad ninguna //comprobacion de que es correcto el dato recido o
//enviado va al final de los bits y luego el bit de parada
7. FinProceso
Segundo:
1. Proceso Desarrollo_interfazamigable_interraccion_PC-Usuario(tramsmicion de
ordenes)
2. constantes entrar, salir
3. variable posicion
4. Inicializar modo gráfico
5. Llamar a GUI (biblioteca grafica de C++)
6. Detectar posición del MOUSE
7. Ir a coordenadas de entrar
8. Trazar cuadro
9. Pintarlo
10. guardar en variable entrar
11. Ir a coordenadas de posición
12. Trazar cuadro
13. Pintarlo
14. Guardar en variable posición
15. Ir a coordenadas de salir
16. Trazar cuadro
17. Pintarlo
18. Guardar en variable salir
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11. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
19. Transmitir la orden por puerto serial: //Interacción PC-usuario
20. Comparación con constantes
21. Leer posición
22. Guardar en variable rta posición (x,y)
23. Si (posicion) Hacer
Enviar orden a motores
De otro modo
No moverse
24. Fin si
25. FinProceso
Modulo de recolección de objetos
1. Proceso recolección_deobjetos
2. Variables para los servos m1, m2,m3,m4
3. Repetir
4. Ingresar posición xy
5. Leer y almacenar en posición
6. Si (m1=encendido y m2=encendido y m3=encendido y m4=encendido)
7. Según (posición ) sea
8. Caso1: “derecha”
m1=mover derecha
9. Caso2: “arriba”
m2= mover arriba
10. Caso3:”abajo”
m3=mover abajo
11. Caso4: “izquierda”
m1=mover izquierda
12. Caso 5: m4=encendido
m4=apagado
13. Caso contrario
14. Apagar motores y no moverse
15. Fin según
16. Si no
17. Presentar <<”alerta”
18. Fin si
19. Fin mientras
20. Mientras (continuar==si)
21. Fin proceso
Referencias:
 [1]www.conocimientoenlinea.com/index.php?option=content&task=view&id=771http
://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-29976788-proyectos-electronicos-
microcontrolador-pic-asesoria-diseno-_JM
 [2]Nell Dale universidad de Texas /Programación y resolución de problemas con
C++/página 4/Impreso en México
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12. Fundamentos de la programación
Robótica Brazo Robótico Multifuncional
 [3]Nell Dale /Fundamentos de la programación/página 42/Impreso en México
 [4]Imagen “Diagrama de circuitos”, disponible en:
http://www.xbot.es/microplans/servos4.htm
 [5]http://es.wikipedia.org/wiki/Puerto_serie
 [6] “C++”, disponible en:
 [7] http://es.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B
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