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CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
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CAPÍTULO II
MARCO TEORICO
Para el logro de un mejor entendimiento de la presente investigación, en
este capítulo se muestran los elementos teóricos presentados por diferentes
autores y que permiten a los investigadores establecer su proceso de
conocimiento a través de la diversidad de definiciones y desarrollo de la
variable.
1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION
En la elaboración de este proyecto se abordaran una serie de
investigación las cuales de acuerdo a su tópico aportaran grandes ideas para
el desarrollo del mismo.
Entre ellas se tienen la realizada en el año 1997 por Phorlakis, F y
Schawartz, L, cuyo trabajo de grado fue titulado “Diseño e implantación de un
robot autónomo con movimiento adaptativo guiado por microcontrolador”,
realizada en la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín (URBE), en ella se
describió el diseño de un sistema cuyo objetivo principal es el diseño e
implantación de un robot autónomo guiado por microcontroladores. Este
robot es capaz de desplazarse sobre superficies donde los vehículos con
ruedas no pueden acceder.
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El sistema permite la incursión en el campo de la tecnología robótica
avanzada. Este consta de dos partes fundamentales, el hardware y el
software. El software consta de tres programas de los cuales dos están
desarrollados en lenguaje de maquina (bajo nivel) y el tercero en Qbasic
(mediano nivel). Este último está encargado de posicionar el hardware a
través del puerto serial como vía de comunicación, mientras los dos primeros
toman las decisiones dentro del hardware.
El hardware se compone del diseño electrónico y mecánico. El diseño
electrónico esta ensamblado en una placa con pistas prediseñadas para
prototipos y consta de tecnología avanzada como lo son los
microcontroladores de la serie PICSTAR y sensores ultrasónicos detectores
de proximidad. El diseño mecánico está conformado por piezas trabajadas
en fibra de carbono y un sistema de impulsión conformado por servomotores
digitales.
Los aportes que ofrecen estos investigadores al trabajo de investigación,
son la utilización de los programas desarrollados en lenguaje de máquina, los
diseños de las placas y pistas prediseñadas y así como también la
interconexión entre hardware y software.
Por otra parte, en el año 2011, el trabajo especial de grado realizado por
Avendaño M, García J, Jiménez D y Parra G; titulado “Robot Industrial de 3
grados de libertad” Realizado en la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín
(URBE), se expone el desarrollo de un brazo industrial de 3 grados de
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libertad, cuyo enfoque teórico se basó en la metodología de Chávez (1994) y
Sabino (1995).
La investigación consiste en el diseño y construcción de un brazo robótico
de tres grados de libertad de tipo PUMA, el cual está controlado por un PID y
un control PWM, para la velocidad de los tres motores DC rescatados de un
sistema alza vidrios de vehículos, a nivel de software se estableció como
estrategia de control, el control punto a punto para cada una de las
posiciones programadas. El PID es el encargado de recibir la información
enviada por un microprocesador para luego así transmitir de una interfaz
grafica creada para la interacción por medio de una laptop y el usuario final.
Luego de analizar la investigación que fue realizada, se pudo tomar como
aporte principal la utilización de los motores DC, para la realización del brazo
robótico y también el uso de una interfaz grafica para la interacción humano-
maquina.
En el año 2012, en la Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín (URBE), se
realizo un trabajo de grado titulado “Controlador embebido para los módulos
de simulación de procesos del laboratorio de electrónica en una Universidad
Privada de Maracaibo” cuyos autores fueron, González K, Hernández N, y
Rey H.
El propósito principal de esta investigación fue el desarrollo de un control
embebido para los módulos de simulación de procesos del laboratorio de
electrónica en una universidad privada de la parroquia Juana de Ávila del
Municipio Maracaibo.
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Dicha investigación se perfiló según su finalidad como proyectiva, según
el método como descriptica y por la forma como se obtuvieron los datos tanto
en el campo como documentados. Se utilizaron métodos de recolección de
datos tales como entrevistas, observación directa, revisión documental entre
otros. La investigación fue enfocada en una actualización de los módulos
existentes, de un proceso analógico a uno digital median la utilización de la
plataforma Arduino, modelo Arduino UNO R3, programado en lenguaje de
programación de Arduino (basado en Wiring) y el entorno del desarrollo
Arduino (basado en Processing). Utilizaron la metodología de Angulo (1992),
la cual consta de ocho fases, añadiéndole una fase adicional los autores de
la investigación.
El resultado final de la investigación fue el desarrollo de un modulo PID
digital, a través de la plataforma Arduino el cual fue de beneficio para los
estudiantes donde se desarrollo el proyecto. Dicha investigación será de gran
aporte gracias a la investigación que fue realizada en cuanto al uso de la
plataforma Arduino y sus aplicaciones.
De igual manera en el año 2006, en la Universidad Dr. Rafael Belloso
Chacín, los autores, Bogarin J, Salas A, Portillo J y Karame B, realizaron
una investigación titulada “Sistema de interconexión Bluetooth para
dispensadoras de bebidas a través de la red celular y plataforma U.M.T.S”.
Su objetivo principal fue el diseño de dicho sistema, el cual fue
fundamentada primordialmente en los autores Flores (1998) y Müller (2001),
con el fin de automatizar y optimizar el sistema actual de las maquinas
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dispensadoras, el cual resulta tedioso, poco práctico y una pérdida de tiempo
para todos los usuarios que deseen adquirir un producto de ellas, brindando
así una posible solución a una problemática que se presenta actualmente de
un mercado.
Estos autores se guiaron por la metodología de Savant (2000), la cual se
desarrollo en cuatro fases. Descripción del problema, crear documentación,
diseño del sistema dispensador y la simulación del sistema. Ellos obtuvieron
como resultado que con la simulación del problema se podría mejorar la
forma actual de obtención de bebidas en maquinas dispensadoras, dándose
complimiento así al objetivo propuesto. De esta manera, esta investigación
nos aporta como tema principal todo lo relacionado con la tecnología e
interconexión Bluetooth, la cual será muy importante en el desarrollo de
nuestro proyecto.
2.- BASES TEORICAS Las bases teóricas son todas aquellas teorías y conceptos que permiten
de manera amplia dar conocimientos al investigador referente a todos esos
puntos claves que permitan el desarrollo y la respuesta a todas las variables.
2.1.- BLUETOOTH
Es la norma que define un Standard global de comunicación inalámbrica,
que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes equipos mediante
un enlace por radiofrecuencia. Los principales objetivos que se pretende
conseguir con esta norma son:
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Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos
Eliminar cables y conectores entre éstos.
Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la
sincronización de datos entre nuestros equipos personales.
La tecnología Bluetooth comprende hardware, software y requerimientos
de inter-operatibilidad, por lo que para su desarrollo ha sido necesaria la
participación de los principales fabricantes de los sectores de las
telecomunicaciones tales como: Ericsson, Nokia, Toshiba, Intel, IBM y otros.
Posteriormente se han ido incorporando muchas más compañías, y se
prevé que próximamente los hagan también empresas de sectores tan
variados como: automatización industrial, maquinaria, ocio y
entretenimiento, fabricantes de juguetes, electrodomésticos, etc., con lo que
en poco tiempo se nos presentará un panorama de total conectividad de
nuestros aparatos tanto en casa como en el trabajo. (García 2008).
En 1994 Ericsson inició un estudio para investigar la viabilidad de una
interface vía radio, de bajo coste y bajo consumo, para la interconexión
entre teléfonos móviles y otros accesorios con la intención de eliminar
cables entre aparatos. El estudio partía de un largo proyecto que investigaba
sobre unos multi-comunicadores conectados a una red celular, hasta que se
llegó a un enlace de radio de corto alcance, llamado MC link. Conforme éste
proyecto avanzaba se fue viendo claro que éste tipo de enlace podía ser
utilizado ampliamente en un gran número de aplicaciones, ya que tenía
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como principal virtud el que se basaba en un chip de radio relativamente
económico (Rivas 2000).
Los ingenieros de Ericsson denominaron Bluetooth a la nueva tecnología
inalámbrica para honrar a un rey vikingo danés del siglo X. Harald Bluetooth,
el cual reinó desde 940 hasta 985 y se le atribuye no solo la unificación de
ese país, sino también la adopción del cristianismo.(García 2008)
Los objetivos de la tecnología inalámbrica Bluetooth son también
unificación y la armonía, específicamente el permitir a diferentes dispositivos
que se comuniquen a través de un estándar ampliamente aceptado para la
conectividad inalámbrica (Müller, Nathan, 2002).
- ESCENARIOS Y MODELOS DE USO DEL BLUETOOTH
La posibilidad de conectar diferentes dispositivos entre sí e intercambiar
voz y datos ofrece una amplia gama de escenarios y aplicaciones prácticas
de Bluetooth en la vida cotidiana. A continuación se presentan una serie de
modelos:
Intercambio de archivos e información sincronizada entre ordenadores
personales, ya sean equipos de sobremesa, ordenadores portátiles, PDA o
Smartphones. El Bluetooth permite la transferencia de archivos entre
dispositivos gracias al perfil OBEX FTP. De esta forma, podemos transferir a
un PC las fotografías tomadas con la cámara de un teléfono móvil, copiar las
notas tomadas a mano sobre una PDA o simplemente transferir archivos de
video y audio a otro equipo.
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Así mismo, también es posible sincronizar elementos tales como la
agenda de contactos o el calendario de tareas con un teléfono móvil o una
PDA. Siendo así todo esto de simplicidad y comodidad al usuario de estos
dispositivos los cuales les permite realizar diferentes acciones útiles para la
vida cotidiana del ser humano.
Figura 1: Interconexión Vía Bluetooth entre Ordenadores, PDA Smartphones. Fuente: (Moreno, 2005) Conexión con periféricos sin necesidad de cables. Bluetooth permite
establecer un enlace de radiofrecuencia de corto alcance ideal para la
conexión de dispositivos periféricos en un rango inferior a 10 metros. Existen
multitud de periféricos que emplean tecnología Bluetooth, como teclados,
ratones, impresoras, lápices digitales, módems, etc.
Figura 2: Esquema de conexión entre periféricos como teclados, impresoras, entre otros. Fuente: (Moreno, 2005)
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Así mismo, también existe una amplia gama de impresoras capaces de
recibir por Bluetooth la foto a imprimir desde un teléfono móvil o una cámara
digital directamente, sin necesidad de utilizar un ordenador como medio de
interconexión.
Figura 3: Impresoras con capacidad de interconexión vía Bluetooth. Fuente: (Moreno, 2005)
Función de Manos Libres para conversaciones telefónicas, ya sea a
través de auriculares, kits de automóvil o sistemas integrados. Bluetooth
hace posible conversar por teléfono móvil sin necesidad de utilizar las manos
para sujetar el terminal cerca del oído. Los auriculares Bluetooth actúan
como interfaz de entrada y salida de voz y permiten libertad de movimiento
con las manos, al tiempo que mantienen la confidencialidad de la llamada.
Existen varios formatos disponibles, como modelos adaptables a la oreja y
las gafas de sol.
Figura 4: Dispositivos Inalámbricos Bluetooth, tales como auriculares manos libres y gafas solares. Fuente: (Moreno, 2005)
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Los kits de automóvil Bluetooth recogen y proyectan la voz en el interior
del vehículo y permiten al conductor mantener conversaciones por teléfono
sin necesidad de apartar las manos del volante. Las marcas más
prestigiosas de la industria del automóvil ya incorporan tecnología Bluetooth
en sus coches, permitiendo al conductor integrar funciones del teléfono
móvil con el resto de controles del vehículo. De esta forma, cuando el
terminal recibe una llamada telefónica el sistema detiene la función de
radio/CD y pasa a proyectar por los altavoces la conversación, asegurando
que el conductor no tenga que apartar las manos del volante.
Sistemas de navegación GPS (Global Positioning System) Bluetooth
ofrece un medio de comunicación inalámbrico de corto alcance ideal para el
envío de coordenadas NMEA geoposicionales entre los módulos receptores
GPS y los equipos visualizadores de mapas como PDA o teléfonos móviles.
Figura 5: GPS (Global Positioning System) enlazado con un Smartphone para el envío de coordenadas. Fuente: (Moreno, 2005)
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Marketing de proximidad por envío de publicidad, algunas compañías ya
han comenzado campañas de publicidad en las calles basadas en el envío
masivo de publicidad directa al teléfono móvil a través de Bluetooth. Estos
emplean dispositivos emisores colocados en puntos estratégicos de elevado
tránsito de personas capaces de enviar en un rango de 100 metros paquetes
de publicidad personalizados que se adecuan al modelo de teléfono móvil
que posee el usuario y el cual recibe la información.
Algunos ayuntamientos han comprobado el éxito de este tipo de
estrategias y publicidades, se han instalado sistemas de envío de
información en puntos de interés general, como zonas turísticas, plazas,
aeropuertos, centros comerciales e intercambiadores de transporte público,
edificios históricos y museos.
Figura 6: Aviso Publicitario con envío de información vía Bluetooth. Fuente: Moreno (2005)
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2.2. ARDUINO
Según lo expresado en la página web oficial de Arduino (www.arduino.cc),
Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de
prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó
para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear
entornos u objetos interactivos.
Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de
entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea
controlando luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la
placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación
Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado
en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin
necesidad de conectar a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de
hacerlo y comunicar con diferentes tipos de software (p.ej. Flash, Processing,
MaxMSP, entre otros).
Las placas pueden ser hechas a mano o compradas montadas de fábrica;
el software puede ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseño
de referencia (CAD) están disponibles bajo una licencia abierta, así pues
eres libre de adaptarlos a tus necesidades.
Arduino recibió una Mención Honorífica en la sección Digital
Communities de la edición del 2006 del Ars Electronica Prix. El equipo
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Arduino (Arduino team) es: Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom
Igoe, Gianluca Martino, and David Mellis.
2.2.1- ARDUINO MEGA ADK FOR ANDROID
Como la propia web oficial de las placas Arduino (www.arduino.cc),
explica que la Arduino Mega ADK para Android, es una placa
microcontrolador basada en el ATmega2560, en la cual se detalla cada una
de las características más principales y versátiles de estas placa para
Android.
Cabe destacar que esta placa posee una interface de conexión USB,
basada en los Smartphones con el sistema operativo Android, así como
también basado en el MAX3421e IC. Posee 54 entrada y salidas digitales,
(de las cuales 14 pueden ser usada como salidas PWM) (PWM es Pulse-
width modulation, modulación del ancho del pulso), 16 entadas análogas, 4
UARTs (puerto serial del hardware), un oscilador de cristal de 16MHz,
conexión USB, conexión para alimentación con un transformador o batería,
un conector ICSP (In-Circuit Serial Programing- Programación serial en el
circuito) y un botón de reset.
Similar a placas anteriores como la Mega 2560 y la UNO, siendo esta una
de las más populares, esta se caracteriza por poseer un ATmega8u2
programado como un convertidor USB-Serial.
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Figura 7: Parte Frontal de Placa Arduino ADK R3 Fuente: Mellis (2011) En la última versión fabricada se le añadieron las siguientes
características:
Se añadieron los pines SDA y SCL cercanos al pin AREF, además se han
añadido 2 nuevos terminales cercanos al pin de RESET. Uno de estos
terminales es el IOREF que permite a las Shields (placa que se puede
conectar en la parte superior de la MegaADK), adaptarse al voltaje
suministrado por la placa. En un futuro, los Shields serán compatibles con
cualquier placa que utilice el pin AVR, el cual opera con 5v y con la Arduino
Due que funciona con 3.3v. El segundo terminal no está conectado y se
reserva para futuras implementaciones.
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2.2.2. ESQUEMATICO Y DISEÑO DE REFERENCIA
Arduino es una plataforma de hardware y software libre, el cual por lo
tanto todas las especificaciones, diagramas esquemáticos y diseños son de
acceso público y pueden ser modificados y adaptados según sea la
necesidad del usuario que los vaya a utilizar, para obtener información
mucho más detallada sobre los archivos EAGLE, diagramas, conexiones
entre pines, usos que se le puede dar a la placa y entre otros, puede visitar
su página oficial arduino.cc. Gracias a los documentos suministrados por el
fabricante se podrá realizar una investigación mucho más precisa y sencilla
al momento de realizar el prototipo.
2.2.3.- RESUMEN
Cuadro 1. Resumen Arduino Mega ADK
Microcrontrolador ATmega2560
Voltaje de Operación 5 V
Voltaje de Entrada Recomendado 7-12 V Limite de Voltaje de Entrada 6-20 V
Pines E/S Digitales 54, de los cuales 15 proveen una salida PWM
Entradas Analógicas 16
Corriente DC E/S por pin 40 mA
Corriente DC para el pin 3.3V 50 mA
Memoria Flash 256KB de los cuales 8KB son utilizados por el gestor de arranque
SRAM 8 KB EEPROM 4 KB
Velocidad de Reloj 16 MHz Fuente: Mellis (2011)
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2.2.4.- ALIMENTACION O FUENTE DE PODER
El Arduino Mega ADK, puede ser alimentado vía serial por USB o por una
fuente de alimentación externa como transformadores de corriente alterna y
baterías 9v; ésta al ser conectada es detectada automáticamente. Para la
alimentación Externa (sin USB), puede ser también un adaptador AC-DC, un
cargador de celular con el amperaje apropiado o una batería. El adaptador
puede ser conectado por la entrada que posee de 2.1mm con el centro
positivo.
Sin Embargo hay que tener en cuenta que la placa MegaADK por ser es
host (anfitrión) de USB, el teléfono hará el intento de obtener energía cuando
necesite cargarse. Por eso cuando ésta es alimentada por USB, 500mA es el
amperaje total disponible para la placa y el teléfono. Una fuente externa
reguladora puede llevarlo a 1500mA, de los cuales así 750mA estarán
dispuestos para el teléfono y la placa; y los 750mA restantes estarán
asignados para cualquier actuador o sensor que esté conectado. Por eso, si
se desea conectar un cargador, este tiene que ser capaz de proveer 1500mA
para el correcto funcionamiento de las funciones de la placa del módelo
Arduino.
La placa puede operar con una fuente de alimentación externa entre los
5.5 y 16 voltios. Si es alimentada con menos de 7v, sin embargo el pin
asignado a los 5v no arrojara la totalidad de voltaje por lo que hará inestable
el proceso. Si se utilizan más de 12 V, el regulador de voltaje interno puede
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recalentarse y dañar la Arduino, por lo que es recomendado operar en un
rango entre los 7 y 12 Voltios.
Los pines de Alimentación son los siguientes:
VIN: La entrada de voltaje a la placa Arduino cando se está usando una
fuente externa de alimentación (en opuesto a los 5 voltios de la conexión
USB). Esta se puede proporcionar voltaje a través de este pin, o, si se está
alimentado a través de la conexión de 2.1mm, asi se podrá acceder a ella a
través de este pin.
5V: La salida de este pin es regulado a 5 voltios por el regulador interno
de la placa. Esta puede ser alimentada por un cargador DC a través de la
conexión 2.1mm (7-12v), el conector USB (5v) o el pin VIN en la placa (7-
12v). Alimentando el voltaje directamente por los pines de 5v o 3.3v sin pasar
por el regulador, puede dañar la placa automáticamente y sin aviso alguno.
3.3v: Una fuente de voltaje a 3.3 voltios generada en el chip FTDI
integrado en la placa. La corriente máxima soportada es 50mA.
GND: Pines de toma a tierra.
2.2.5.- MEMORIA
El ADK trabaja con 256 KB de memoria flash para guardar el código,
entre los cuales 8 KB son utilizados para el programa de arranque. 8 KB de
SRAM y 4 KB de EEPROM la cual puede ser escrita y leída desde la librería
de EEPROM).
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2.2.6.- ENTRADAS Y SALIDAS
Cada uno de los 50 pines digitales que posee la placa puede ser usado
como entrada o salida, utilizando las funciones: pinMode(), digitalWrite(), y
digitalRead(). Estas operan con 5 voltios. Cada pin puede recibir y suplir de
un máximo de 40mA y poseen una resistencia Pull-up interna, (la cual por
defecto esta desconectada), de 20-50 ohm. Además, algunos pines tienes
sus funciones especiales como lo son:
Serial: 0 (RX) y 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) y 18(TX); Serial 2 : 17(RX) y
16 (TX); Serial 3: 15(RX) y 14 (TX). Utilizados para recibir (pin RX) y
transmitir (pin TX) data serial TTL. Los pines 0 y 1 están también conectados
a los pines correspondientes del chip FTDI USB-to-TTL.
Interrupciones externas: 2 (interrupción 0), 3 (interrupción 1),
18(interrupción 5), 19 (interrupción 4), 20 (interrupción 3) y 21
(interrupción 2). Estos pines pueden ser configurados para activar una
interrupción con un valor bajo, en flanco ascendente o descendente o un
cambio en el valor deseado. Esto se aplica con la función correspondiente a
attachInterrupt().
PWM: Del 2 al 13 y del 44 al 46. Este produce una salida de 8-bit con
la función analogWrite(). PWM ( Pulse Wide Modulation), modulación del
ancho del pulso.
SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Estos pines soportan
las comunicaciones SPI utilizando la librería llamada SPI. Los pines
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nombrados, están también separados del conector ICSP, lo cual físicamente
es compatible con las diferentes placas como la Arduino UNO, Arduino
Duemilanove y por ultimo Arduino Diecimila.
Anfitrión USB (USB host): MAX3421E, este se comunica con la
Arduino por el bus SPI, por ello usa los siguientes pines:
Digital: 7 (RST), 50 (MISO), 52 (SCK).
Nota: No se utiliza el pin digital numero 7 como entrada o salida, porque
este es utilizado para la comunicación con el chip MAX3421E.
Conectores no separados: PJ3 (GP_MAX), PJ6 (INT_MAX), PH7
(SS).
LED: 13. En el pin 13, se encuentra conectado un LED incorporado en
la placa, el cual, con un valor ALTO, este prende, y con un valor BAJO, el
led que se encuentra incorporado se apaga.
TWI: 20 (SDA) Y 21 (SCL), este soporta las comunicaciones TWI
utilizando la librería Wire; nótese que estos pines no están en la misma
posición que los pines TWI en las placas Duemilanove y Diecimila.
La Arduino ADK posee 16 entradas analógicas, las cuales cada una de
ellas proporciona una resolución de 10 bits (1024 valores). Por defecto se
mide de tierra a 5 voltios, aunque es posible cambiar la cota superior del
rango usando el pin AREF y la función analogReference(). Además algunos
pines tienen funciones especializadas:
AREF: Voltaje de referencia para entradas analógicas. Se utiliza la
función analogReference().
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RESET: Suministra un valor bajo (0V) para reiniciar el
microcontrolador. Típicamente usado para añadir un botón de reset a los
Shields que no dejan acceso a este botón a la placa.
2.2.7.- MAPEO ENTRE LOS PINES DE ARDUINO Y PUERTOS DEL
ATmega2560
Figura 8: Pines de ARDUINO y el ATmega2560 Fuente: Mellis (2011) 2.2.8.- COMUNICACIONES
La placa Arduino Mega ADK, tiene un sinfín de facilidades para
comunicarse con una computadora, otra Arduino u otros microprocesadores.
El ATmega260 proporciona cuatro puertos de comunicación vía serie, UART-
TTL (5V).
El ATmega8U2 ubicado en la placa con cuatro canales, uno de estos el
USB y provee un puerto de comunicación virtual entre el software y la
computadora, (en computadoras con Windows se necesita un archivo con la
extensión .inf, pero en OSX (Computadoras Apple) y en Linux se reconocerá
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la Arduino de forma automática como un puerto COM. El software incluye un
monitor de puerto serie que permite enviar y recibir información textual de la
placa Arduino.
Los LEDS RX y TX parpadean en la placa cuando se transmite
información por el chip ATmega8U/16U2 y la conexión USB (no parpadearan
si se usa la comunicación serie a través de los pines 0 y 1). La librería
SoftwareSerial, permite la comunicación serial con cualquiera de los pines
digitales de la ADK.
El chip ATmega2560 también soporta las comunicaciones TWI y SPI. El
software incluye la librería Wire, la cual simplifica el uso del bus TWI. Para la
comunicación con el SPI, se utiliza la librería SPI.
2.2.9.- PROGRAMACION
La Arduino Mega ADK puede ser programada con su propio software.
Esta viene prediseñada con un gestor de arranque (El mismo que en la Mega
2560), el cual permite subir un nuevo código o programa sin necesidad de
utilizar un programador externo. Este se comunica con el protocolo original
STK500v2.
Uno también puede evitar el gestor de arranque y programar el
microcontrolador a través del conector ICSP (In-Circuit Serial Programming).
El código fuente del ATmega8U2 está disponible en el repositorio de Arduino,
el cual esta carga el gestor de arranque por DFU el cual se activa de
diferentes formas como lo son:
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En la primera versión de la placa, conectando un cable por la parte
trasera (cerca del mapa de Italia) y luego reseteando el puerto 8U2. En las
versiones más actuales comenzando desde la segunda revisión, se
encuentra una resistencia que fuerza la línea 8U2/16U2 HWB a tierra,
haciendo así más fácil el proceso para entrar en el modo DFU.
Luego de realizar dicho proceso se puede correr el software Atmel’s FLIP
(Windows) o el programador DFU (Mac OSX y Linux) para así poder cargar
un nuevo código fuente. Además se puede utilizar el conector ICSP con un
programador externo (sobrescribiendo así el gestor de arranque del DFU).
2.2.10.- REINICIO AUTOMATICO POR SOFTWARE
En vez de necesitar reiniciar presionando físicamente el botón de reset
antes de cargar, el Arduino MegaADK está diseñado de manera que es
posible reiniciar por software desde el ordenador donde esté conectado. Una
de las líneas de control de flujo (DTR) del ATmega8U2 está conectada a la
línea de reinicio del ATmega2560 a través de un condensador de 100 nano
faradios. Cuando la línea se pone a BAJO (0V), la línea de reinicio también
se pone a BAJO el tiempo suficiente para reiniciar el chip. El software de
Arduino utiliza esta característica para permitir cargar los sketches con solo
apretar un botón del entorno. Dado que el gestor de arranque tiene un lapso
de tiempo para ello, la activación del DTR y la carga del sketch se coordinan
perfectamente.
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Esta configuración tiene otras implicaciones. Cuando el MegaADK se
conecta a un ordenador con Mac OS X o Linux, esto reinicia la placa cada
vez que se realiza una conexión desde el software (vía USB). El medio
segundo aproximadamente posterior, el gestor de arranque se esta
ejecutando. A pesar de estar programado para ignorar datos mal
formateados (ej. cualquier cosa que la carga de un programa nuevo)
intercepta los primeros bytes que se envían a la placa justo después de que
se abra la conexión. Si un sketch ejecutándose en la placa recibe algún tipo
de configuración inicial u otro tipo de información al inicio del programa,
asegúrate que el software con el cual se comunica espera un segundo
después de abrir la conexión antes de enviar los datos.
La placa Arduino MegaADK contiene una pista la cual puede ser cortada
o despegada para deshabilitar la función de auto-reset. Luego las
terminaciones a cada lado pueden ser soldadas entre ellas para rehabilitarlo.
Están etiquetadas con "RESET-EN". También se puede deshabilitar el
llamado auto-reset conectando una resistencia de 110 ohm desde el pin 5V
al pin de reset.
2.2.11.- PROTECCION CONTRA SOBRECORRIENTE EN USB
El Arduino Mega tiene un multifusible reinicializable que protege la
conexión USB de tu ordenador de cortocircuitos y sobretensiones. A aparte
que la mayoría de ordenadores proporcionan su propia protección interna, el
fusible proporciona una capa extra de protección.
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Si más de 500mA son detectados en el puerto USB, el fusible
automáticamente corta la conexión hasta que el cortocircuito o la
sobretensión desaparecen.
2.2.12.- CARACTERISTICAS FISICAS Y COMPATIBILIDAD DE SHIELDS
La longitud y amplitud máxima de la placa ADK PCB es de 4 y 2.1
pulgadas respectivamente, con el conector USB y la conexión de
alimentación sobresaliendo o supereando el de estas dimensiones. Tres
agujeros para fijación con tornillos permiten colocar la placa en superficies y
cajas. Teniendo en cuenta que la distancia entre los pines digitales 7 y 8 es
160 mil (0,16"), no es múltiple de la separación de 100 mil entre los otros
pines.
El MegaADK está diseñado para ser compatible con la mayoría de
Shields diseñados para la UNO, Diecimila o Duemilanove. Los pines
digitales de 0 a 13 (y los pines AREF y GND adyacentes), las entradas
analógicas de 0 a 5, los conectores de alimentación y lo conectores ICPS
están todos ubicados en posiciones equivalentes.
Además el puerto serie principal está ubicado en los mismos pines (0 y 1),
así como las interrupciones 0 y 1 (pines 2 y 3 respectivamente). El SPI está
disponible en los conectores ICSP tanto en el Arduino MegaADK como en las
otras placas, Arduino Duemilanove y la Arduino Diecimila. Hay que tener en
cuenta que el fabricante tomo como nota lo siguiente: los pines I2C no están
ubicado en la misma posición en la Mega ADK para Android (pin 20 y pin 21)
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que en el Arduino Duemilanove y Arduino Diecimila ( cuyas eentradas
analógicas son los pines 4 y 5 respectivamente)
2.3.- ESTRUCTURA MECANICA Y SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO
Según Rentería (2000), la estructura mecánica o brazo de robot es una
cadena formada por eslabones (ejes) consecutivos, unidos entre sí por
medio de articulaciones que permiten el movimiento relativo entre ellos. La
cadena generalmente tiene uno de sus extremos fijos, llamado base, y el
externo opuesto libre para la fijación del mecanismo con el que el robot
realiza su trabajo.
Una parte de las características del robot quedan determinadas por su
estructura, tales como su configuración, espacio en planta y volumen de
trabajo o alcance del robot. Otra cualidad como la velocidad y la capacidad
de carga, depende de los sistemas de accionamiento de sus articulaciones.
La mayor parte de las características del robot residen en su brazo, que
consta de los siguientes elementos.
Carcasa o chasis, generalmente formada por elementos de acero o
aluminio.
Sistema de acondicionamiento de los ejes: actuadores, transmisores,
sensores de posición y velocidad.
Cableado, conectores fines de carreara y otros elementos, como topes
mecanismo, compensadores.
35
La mayor parte de los robots industriales son tratados como
estructuras rígidas, asumiendo que las desviaciones debidas a la flexión de
la estructura del brazo no tienen un efecto significativo especial, (ver figura
9.)
El brazo robótico posee una tecnología a aplicar semi-compleja, debido a
que implica materiales a utilizar no muy poco comunes en su diseño
mecánico. Por ello, se requiere realizar una búsqueda de estos en diversos
equipos descompuestos para su posterior aplicación en el diseño del brazo.
El brazo robótico de la figura 9, contiene diversos materiales de gran
importancia, materiales básicos para un robot industrial explicados a
continuación.
Base: Siendo su apoyo Principal, está compuesto por un engrane plano
contenido en su caja de engranajes el cual está conectado a través de sus
dientes o parte dentada al engrane del motor el cual transmite el movimiento
de forma mecánica al brazo, el cual esta adherido a la base por un eje.
El Brazo: Sirve de soporte a la base del efector final o pinza. Por ello
en su parte inferior está conectado a la base como se explico anteriormente y
en su parte superior está conectado a la base del elector final mediante un
eje llamado también articulación rotacional, mediante la cual se transmite el
movimiento, de forma similar que en la base pero a la base del efector final o
pinza.
36
Efector final o Pinza: ES la parte que está en contacto con el objeto a
manipular o con el entorno a interactuar. Es decir la salida del movimiento
inicial del brazo robótico en sí. Su movimiento se realiza mediante la
transmisión de un motor a través de su engrane hasta llegar mediante
engranes dentro de la caja de engranajes a la pinza en sí, ejecutando su
apertura o cierre.
El brazo robótico industrial, posee sub-divisiones internas que
generalmente son:
Parte Mecánica: Es la integración de la base, brazo, base del efector
final y efector final.
Parte eléctrica o electrónica: Es la que mediante el cableado, permite
el movimiento de los motores pertenecientes a cada parte del robot en sí. A
la vez esto es posible mediante un circuito dependiendo de los valores
manejados será eléctrico o electrónico. Este punto será de suma importancia
al momento de realizar el prototipo propuesto en la investigación realizada ya
que este es el corazón del vehículo.
Módulo de operación: Esto solo se lleva a cabo si el robot posee
rutinas internas en el circuito en sí.
Tele-manipulador: Se llama así, a aquellos robots que poseen un
computador o una caja con botones, que permiten a una persona manipularlo
y hacerlo actuar en determinado entorno, como su palabra lo dice,
37
manipulando sus funciones definidas en los botones del mando para realizar
las acciones.
Figura 9: Brazo de un Robot (Cortesía de INSER). Fuente: Rentería-Rivas (2000).
2.3.1.- CONFIGURACIONES TIPICAS DE LAS ARTICULACIONES
Las articulaciones son elementos de unión entre los ejes del robot y es en
ellas donde se origina el movimiento del mismo. El movimiento de cada
38
articulación puede ser de desplazamiento, de giro o de una combinación de
los dos tipos de movimiento.
Se distinguen dos tipos de articulaciones: prismática y de rotación que a
su vez si se combinan entre si se dividen en: cilíndrica, esférica o rotula,
plana y de tornillo.
2.3.1.1.- PRISMATICA
Se utilizan mayormente en los robots industriales. Esas articulaciones
ofrecen un cálculo sencillo para su posicionamiento, alta precisión y gran
robustez, (ver figura 10.)
Figura 10: Tipos de Articulación (Prismática). Fuente: Rentería-Rivas (2000) Como se puede apreciar en la figura 10, este tipo de articulación posee 1
grado de libertad (GDL), ya que el movimiento que realiza es solamente
hacia arriba y hacia abajo.
39
2.3.1.2.- ROTACIÓN
Son fáciles de construir y poseen envolventes de trabajo mayores con un
menor espacio en planta. En los robots industriales el numero de GDL
(grados de libertad) del robot debe coincidirá con la suma de sus
articulaciones. Estrictamente, el GDL de un manipulador es el número de
movimientos independientes que puede realizar. En un espacio 3D, el
máximo de grados es seis, tres desplazamientos y tres giros, de allí que la
mayor parte de los robots con mas articulaciones, con la necesidad de
sortear obstáculos o ampliar el campo de trabajo del robot. En estos casos
se dice que el robot es redundante, (ver figura 11.)
Figura 11: Tipos de Articulación (Rotación). Fuente: Rentería-Rivas (2000)
40
2.3.1.3.- EJES PRINCIPALES (1, 2, 3), MAYORITARIAMENTE
RESPONSABLES DE LA POSICION DEL OBJETO.
Generalmente se utiliza más de uno de los siguientes, ya que al combinar
más de uno se obtiene mejor movimiento y se genera un volumen de trabajo
aceptado, (ver figura 12.)
Figura 12: Tipos de Articulación (Otras). Fuente: Rentería-Rivas (2000). Como se puede apreciar, la combinación de más de un tipo de
articulación resulta útil en la aplicación para determinado fin del robot. A
pesar de requerir tecnología completa y altos costos, el uso de estas resulta
indicado en determinadas áreas de aplicación.
2.3.1.4.- EJES DE LA MUÑECA (DEL 4 EN ADELANTE), COMO LOS
RESPONSABLES DE LA ORIENTACION.
La configuración del robot, se nombran, encadenado las iniciales de sus
articulaciones de la base a la muñeca, por ejemplo:
RPR (Rotación, Prismática, Rotación)
3R, (tres articulaciones rotacionales)
41
2RP (dos articulaciones rotacionales seguidas de una prismática)
El tipo de configuración determina, entre otras características, el campo
de trabajo del robot, es decir, el volumen en espacio “N”, que el robot puede
proporcionar en su muñeca. El campo de trabajo se obtiene de trazar las
envolventes de las posiciones alcanzadas por la muñeca del robot como
combinación de los movimientos en las articulaciones de sus ejes
principales.
Se puede decir que la combinación de articulaciones se realiza en robots
mas no en simuladores, al menos que se realiza una determinada simulación
que en su aplicación se requiera, estos se hace para ver de qué forma
interactúa con el entorno en la simulación. Se dice que se aplica en robots
porque los robots son realizados con una finalidad definida la cual requiere
determinado cumplimiento de actividades dependiendo de cualidades para
una determinada aplicación.
2.3.2.- CONFIGURACION DE LOS EJES PRINCIPALES
Según Rentería (2000), existe una serie de configuraciones, que tienen
por si denominaciones universalmente aceptadas debido a su mayor uso en
robots industriales. Estas configuraciones básicas son: robot cartesiano,
angular, polar, cilíndrico y SCARA. La aplicación de las mismas depende de
las exigencias del entorno así como de los objetos a manipular, de allí
42
proviene a la existencia de la diversidad de modelos que se encuentran en el
mercado y los necesarios según sea la necesidad.
2.3.2.1.- ROBOT CARTESIANO
Consta de tres ejes de movimiento lineal (articulación prismática o lineal),
perpendiculares entre sí. Esta configuración da lugar a robots de alta
precisión, con precisión, velocidad y capacidad de carga constante en todo
su alcance, gran capacidad de carga, amplia zona de trabajo y simplificación
del sistema de control.
Estos se utilizan en aquellos lugares donde se requieren movimientos
lineales de alta precisión y en los casos en que la zona de trabajo sea un
plano, (ver la figura 13.)
Figura 13: Esquema típico de robot cartesiano IRB8400 de ABB, (Cortesía de ABB), volumen de trabajo. Fuente: Rentería-Rivas (2000).
43
En la figura 13, se aprecia un robot con un esquema de tipo cartesiano,
utilizado solo en áreas en cuyo volumen de trabajo a aplicar sea un plano,
sobre todo con movimientos verticales y horizontales, así como 1 grado de
libertad para cada movimiento, sumando así 2 en total.
2.3.2.2.- ROBOT CILINDRICO
Se trata de un robot RPP, con movimiento rotacional en la base y dos ejes
lineales perpendiculares, el segundo de ellos paralelo al de la base, (ver
figura 14.)
En la figura 14, se aprecia este tipo de configuración, el cual no es más
que el robot cartesiano agregándole un tercer movimiento el cual es
rotacional estando este en paralelo al eje horizontal y perpendicular al
vertical.
Figura 14: Robot Cilíndrico y campo de trabajo. Fuente: Rentería-Rivas (2000).
44
2.3.2.3.- ROBOT ESFERICO O POLAR
Está formado por dos ejes rotacionales y perpendiculares y uno lineal,
(ver figura 15.)
Figura 15: Robot esférico o polar y su campo de trabajo. Fuente: Rentería-Rivas (2000). En la figura 15, la aplicación del mismo, conlleva mucha tecnología y
complejidad, tal y como se puede apreciar en la figura y las flechas indicando
los grados de libertad que posee.
2.3.2.4.- ROBOT SCARA
Se trata de dos ejes rotacionales paralelos y un eje lineal también paralelo
a ambos de desplazamiento vertical, (ver figura 16.)
Figura 16: Robot SCARA y campo de trabajo. Fuente: Rentería-Rivas (2000).
45
En la figura 16, se puede apreciar que este tipo de robots, poseen los
suficientes grados de libertad como para levantar objetos pesados debido a
sus dos ejes rotacionales paralelos, lo cual permite que se evite una
deformación del mismo, esto ayudado de un tercer movimiento de subir y
bajar.
2.3.2.5.- ROBOT ANGULAR ANTROPOMORFICO
Está formado por tres ejes rotacionales, con el primer eje perpendicular al
suelo y otros dos perpendiculares a este y paralelos entre si, (ver figura 17.)
Figura 17: Robot angular o antropomórfico y campo de trabajo. Fuente: Rentería-Rivas (2000, p.21). En la figura 17, se percibe que el robot angular o antropomórfico, el cual
es el que simula el brazo robótico, está formado por 3 articulaciones de tipo
46
rotacional, lo cual hace que su campo de trabajo y eficacia sea mucho
mayor.
2.4.- CONFIGURACIONES DE LA MUÑECA
Según Rentería (2000). La muñeca está formada por las articulaciones
del robot, que tienen como misión oriental el objeto en el espacio. Uno de los
extremos de la muñeca ya unido al brazo, y en el extremo opuesto se fija la
herramienta de trabajo del robot.
Se puede decir, que la muñeca se asemeja a la del ser humano, ya que
es operada de forma similar e incluso los movimientos y la manipulación de
objetos es similar.
La muñeca consta de hasta tres ejes, dotados con articulaciones de
rotación, existen dos tipos, la cuales son muñeca en línea y muñeca
cónica. Al aplicar esta configuración, será de gran movilidad y libertad al
momento de realizar los movimientos deseados por el prototipo, los cuales
serán de gran ayuda para un mejor funcionamiento y un diseño más practico
en el área de trabajo.
2.4.1.- MUÑECA EN LINEA
Es aquella formada por articulaciones de rotación que producen giros
sobres sus tres ejes perpendiculares que se cortan en un mismo punto, (ver
figura 18.)
47
Figura 18: Muñeca en línea. Fuente: Rentería-Rivas (2000). En la figura 18, se aprecian sus movimientos, los cuales son, rotación
horizontal de muñeca, rotación horizontal del brazo y rotación perpendicular
a las rotaciones anteriores. Este juego de rotaciones es ideal en aplicaciones
industriales para el fresado de piezas metálicas, soldaduras, ensamble de
tornillos en líneas de producciones de automóviles, entre otros.
2.4.2.- MUÑECA CÓNICA
Presenta un eje oblicuo entre los 4 y 6, facilitando el recorrido continuo de
trayectorias sinuosas, (ver figura 19.) En algunos modelos de robot, los
fabricantes ofrecen el mismo brazo con distintas opciones de muñeca, que
48
se seleccionará de acuerdo con la aplicación que se desea realizar con el
robot.
Figura 19: Muñeca cónica. Fuente: Rentería-Rivas (2000, p.23). En la figura anterior, podemos observar la gran versatilidad que esta
posee, pero a pesar de esta gran ventaja, la tecnología requerida es alta, así
como sus costos de creación.
2.5- ACTUADORES Y TRANSMISORES
Como lo explica Rentería (2000), los sistemas de accionamiento son el
conjunto de elementos que hacen posible el movimiento de cada eje del
robot. Cada articulación / eje lleva asociado elementos.
Por ello, estos son elementos con los cuales es posible la interacción con
el objeto y entorno. Para que mediante la integración de todos estos realice
el proceso deseado y tome las decisiones necesarias para el desarrollo del
control que se desea, por ello se definen en los siguientes tipos.
49
2.5.1.- ACTUADORES O ACCIONAMIENTOS
Dispositivos motores que generan el movimiento de acuerdo con las
órdenes del sistema de control. Se les denomina así, porque el sistema de
control hace que ellos actúen si la orden que se emite es actuar, o por el
contrario, accionar otros dispositivos determinados para generar un
movimiento.
2.5.2.- SISTEMA DE TRANSMISION Y REDUCCION
Elementos capaces de trasladar y modificar el movimiento generado por
el accionamiento hasta la articulación. Se les llama así porque realizan
ambos tipos de movimiento al mismo tiempo, es decir, son engranajes
interconectados entre ellos, en donde uno de ellos posee un engrane interno
(menor diámetro) y un engrane externo (mayor diámetro) con los cuales
aumenta o disminuye la fuerza aplicada o viceversa.
2.5.3.- SENSORES DE POSICION Y VELOCIDAD
Estos son dispositivos de captación de la información sobre la posición y
velocidad que posee cada eje, cuya salida es recogida por el sistema de
control para poder controlar el movimiento y ejecutar la señal recibida por el
sensor, Los sensores son uno de los elementos más importantes al realizar
un vehículo eléctrico o cualquier otro dispositivo o maquinaria, ya que este
nos indica como bien lo dice, su posición y velocidad (ver figura 20.)
50
Figura 20: Esquema con los elementos del sistema de accionamiento de un eje. Fuente: Rentería-Rivas (2000). En la figura 20, se aprecia un método preciso para medir si la velocidad y
la posición esta dentro de los valores razonables de operación definidos.
Estos equipos se instalan en el eje del motor, para ver si la carga que pueda
acarrear, es excesiva o no.
2.5.4.- ACCIONAMIENTOS NEUMATICOS
Utilizan como fuente de energía el aire a presión. Dado que el aires es un
fluido altamente compresible, se hace difícil un control preciso tanto de la
51
velocidad como de la posición ya que depende directamente de la carga que
soporta el eje, (ver figura 21.)
Figura 21: Manipulador neumático con dos ejes lineales y otro de giro. Fuente: Rentería-Rivas (2000)
En la figura anterior se observa un robot cuyo funcionamiento se basa en
los accionamientos neumáticos, y su método para transmitir el movimiento no
es el enviar electricidad para accionar los engranajes, por el contrario, es el
llevar aire a una determinada presión por medio de mangueras a válvulas
para así desplazar las partes del brazo por correas y así realizar el
movimiento deseado.
2.5.5.- ACCIONAMIENTOS HIDRAULICOS
Son análogos a los neumáticos, salvo que en este caso el fluido que se
utiliza son aceites minerales a una presión comprendida entre los 50 y 100
52
bares (1 bar equivale a 10 N/cm²), El aceite tiene menor grado de
compresibilidad y es mas viscoso que el aire, por lo que son más adecuados
para realizar movimientos lentos y de mayor precisión y para manejo de
grandes cargas pesadas, (ver figura 22)
Figura 22: Unimate 2000, accionamiento hidráulico servo controlado. Fuente: Rentería-Rivas (2000).
2.5.6.- MOTORES ELECTRICOS
Se trata de los motores más utilizados en los robots industriales
actualmente, debido a sus características de control, sencillez, precisión y
alta fiabilidad, (ver figura 23.)
Figura 23: El primer robot eléctrico, el IRB6 de la firma sueca Asea (1973). Fuente: Rentería-Rivas (2000).
53
Los primeros robots eléctricos utilizaban motores de Corriente Continua
(CC), dada la facilidad de su control. Actualmente debido al desarrollo de la
electrónica, son los motores de corriente alterna los que dominan la robótica,
específicamente los brushless (sin escobillas) CA.
2.5.6.1.- MOTORES PASO A PASO
También llamados PaP, tienen la particularidad de que permiten que su
rotación sea controlada a nivel gradual y en oportunidades milimétrico.
Existen tres tipos de motores paso a paso, de imanes permanentes, de
reluctancia variable e híbridos. Los motores híbridos combinan el modo de
funcionamiento de los dos anteriores.
En este tipo de motores la señal de control consiste en un tren de pulsos
que va actuando rotativamente sobre una serie de electroimanes dispuestos
sobre el estator. El principio de funcionamiento de dichos motores, consiste
en que al suministrar un pulso de corriente al estator, el motor gira un
determinado ángulo o paso. El ángulo girado por el motor se controla con el
número de pulsos suministrados, y su velocidad, por la frecuencia de los
pulsos.
El control de velocidad se realiza en lazo abierto, es decir, sin necesidad
de dispositivos de captación. Este hecho simplifica enormemente su control.
La ventaja principal de estos motores, es que permiten un
posicionamiento simple y exacto. Además son muy ligeros, fiables y fáciles
54
de controlar. Entre los inconvenientes están su baja potencia nominal y su
falta de suavidad en el funcionamiento a bajas velocidades, pero su mayor
desventaja reside en la perdida de paso a consecuencia de una sobrecarga o
una perturbación. Al tratarse de lazo abierto, no existe gorma de conocer la
posición real del motor.
2.5.6.2.- MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
Estos motores disponen de dos devanados: el inductor, situado en el
estator, el cual genera el campo magnético y el inducido en el rotor. Este
último es alimentado a través del colector de delgas, el en que se apoyan
unas escobillas.
Ambos devanados son alimentados con corriente continua. El colector
funciona como un conmutador, sincronizado con el rotor, manteniendo el
desfase entre los campos magnéticos del rotor y estator. (Rentería-Rivas
2000).
Es decir, la velocidad aumenta con la tensión aplicada, al disminuir la
corriente del inducido y al disminuir el flujo producido por el campo inductor
en este tipo de motores, es decir, que es la velocidad proporcional a la
tensión aplicada que se logra disminuyendo la corriente y flujo generado.
Por lo tanto la regulación de velocidad se puede hacer de dos formas
diferentes: manteniendo constante el flujo y variando la tensión aplicada al
inducido o manteniendo constante la tensión y variando el flujo de la
excitación.
55
2.5.6.3.- MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA (SINCRONOS)
En este tipo de motores el inductor se sitúa en el rotor y está constituido
por imanes permanentes, mientras que el inducido en el estator esta
gormado por tres devanados iguales decalados 360°/3 = 120° eléctricos y se
alimenta con un sistema trifásico de tensiones. En estos motores el rotor es
arrastrado a la velocidad de sincronismo debido al campo giratorio generado
por el estator. La velocidad de sincronismo es directamente proporcional a la
frecuencia de alimentación inducida y varía inversamente con el número de
pares de polos del estator.
Estos motores han tenido aplicación en el campo de la robótica desde
hace pocos años, principalmente debido a la construcción de rotores
síncronos sin escobillas y al uso de convertidores estáticos que permiten
variar la frecuencia (y así la velocidad de giro) con facilidad y precisión. Al
tener conmutación electrónica, son más aptos para ambientes explosivos.
Actualmente, los motores que se utilizan para accionamientos de las
articulaciones de un robot son motores brushless CA. Los accionamientos
neumáticos prácticamente no se usan en articulaciones de robot, salvo para
la articulación de los robots SCARA, en los que se utilizan cilindros lineales.
Sin embargo en el accionamiento de pinzas, donde no se precisa gran
capacidad de control y si gran velocidad de respuesta, los accionamientos
neumáticos están más extendidos que los eléctricos. También se utilizan
56
sistemas neumáticos o hidráulicos como compensadores en robots de
elevada capacidad de carga.
Entonces, su velocidad depende de la corriente alterna con la que se los
alimenta y son diseñados para una velocidad única.
La única forma de regular su velocidad de giro consiste en alimentarlos a
través de variadores electrónicos de frecuencia. Son proyectados con altos
torques en régimen, manteniendo la velocidad constante, incluso en
aplicaciones con grandes variaciones de carga.
2.5.7.- MEDIDA DE LA POSICION Y LA VELOCIDAD
Para controlar el movimiento de cada uno de los ejes de un robot, es
necesario conocer en todo instante tanto su posición como velocidad, por lo
tanto es necesario incorporar a cada eje un dispositivo de accionamiento el
cual nos muestre una medida de posición y velocidad del eje
deseado.
La precisión en el posicionamiento no solo dependerá de la resolución del
sensor de posición, sino también de efectos no considerados como flexión de
la estructura o juegos angulares introducidos por elementos reductores. En el
caso de utilizar reductores, se debe notar que los requerimientos de
resolución también se reducen cuando se coloca el sensor en el eje del
motor. Los transductores de posición son captadores capaces de medir la
posición absoluta de un objeto, o la distancia recorrida desde un punto de
57
referencia, generando a la salida una señal eléctrica proporcional al a
magnitud que se desea medir. Los transductores de posición pueden
clasificarse atendiendo a dos criterios explicados a continuación:
A- En función del tipo de señal de salida que se originen, se clasifican en
analógicos y digitales.
B- En función del tipo de movimiento, se basa en las configuraciones en
angulares y lineales.
2.5.7.1.- POTENCIOMETRO
Consiste en una resistencia sobre la que se desliza un contacto móvil. El
contacto móvil divide la caída de tensión en la resistencia en dos. El valor de
la tensión en el contacto móvil es proporcional a su posición.
Las ventajas de la utilización de un potenciómetro son su reducido
tamaño y coste, sin embargo resulta un dispositivo de resolución insuficiente
para la robótica
2.5.7.2.- RESOLVERS Y SINCRORESOLVERS
Están formados por un rotor y un estator. En un resolver, este ultimo
consta de dos devanados a 90° uno respecto al otro. Al excitar el rotor con
una señal alterna, en los devanados del estator se obtienen como salida dos
señales senoidales de la misma frecuencia que la señal de entrada y
58
desfasadas 90° entre sí. La amplitud de las señales de salida depende del
ángulo existente entre el rotor y estator. En los sincroresolvers, el estator
tiene tres devanados desfasados 120°, y de igual modo la amplitud de las
señales de salida representa una medida del desplazamiento, (ver Anexo I,
Pág. 141.)
2.5.7.3.- ENCODER INCREMENTAL
Básicamente está formado por tres elementos: a) Un disco con franjas
transparentes y opacas alternadas, dispuestas en sentido radial b) Un emisor
de luz o foto célula colocado en una cara del disco, c) Un receptor de luz en
la cara opuesta al emisor. Al girar el disco, el haz de luz del emisor resulta
interceptado por las franjas opacas y las franjas transparentes lo dejarán
pasar, de modo que el receptor recibe pulsos de luz. La señal de salida del
receptor consiste en trenes de impulsos, cuya frecuencias proporcional a la
velocidad del giro del disco, y el número de pulsos, proporcional al ángulo
girado por el disco (ver figura 24 y 25.)
Figura 24: Esquema de un encoder. Fuente: Rentería-Rivas (2000)
59
Como se aprecia en la figura anterior, en ella se representa la caja de
encoder la cual está compuesta por una circuitería electrónica en la cual se
utilizan sensores para medir el número de vueltas realizadas de un extremo a
otro. Los sensores pasan a través de los discos del encoder, en los cuales es
transparente y en donde está impresa una serie de marcas negras con las
cuales se bloquea en determinadas posiciones el laser y así mide la posición.
Figura 25: detalle del disco en un encoder incremental (izquierda) y absoluto (derecha). Fuente: Rentería-Rivas (2000).
En la figura 25, el disco transparente cuyo mapa está impreso en negro,
es el que indica las posiciones así como si esta en movimiento o no.
2.5.7.4.- ENCODER ABSLOLUTO
Permiten conocer la posición absoluta de un objeto. La resolución de
encoder absoluta se expresa como 2. Siendo n el numero de pistas del disco.
Se pueden usar diferentes tipos de codificación para el disco: los códigos
más usuales son: binario, GRAY y BCD.
El código binario presenta el inconveniente de que algunos casos el
avance de un paso al siguiente implica el cambio de estado de dos o más
60
bits, esto se resuelve utilizando el código GRAY, en el cual de un paso al otro
solo cambia un bit.
Este es muy utilizado para precisar la posición del eje del motor en
determinado tiempo, con esto se logra decidir hasta cuando se gira en un
sentido y hasta cuando en otro.
2.5.7.5.- INDUCTOSYN-REGLA MAGNETICA
Es equivalente al resolver. Una regla de lectura con un devanado plano
actúa como estator, y un cabezal de lectura con dos devanados desfasados
90°, como rotor. El cabezal de lectura se desplaza sobre la regla.
2.5.7.6.- REGLA OPTICA
Es equivalente a un encoder incremental, en el que el disco se sustituye
por una regla con franjas opacas y transparentes. Este actúa como
transductor tanto de posición como de velocidad. La velocidad de giro es
proporcional a la frecuencia de las señales de salida.
2.6.- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN
La elección más directa para localizar cada actuador dentro de la
estructura del brazo es la propia articulación, (ver figura 26 y 27). La
utilización de transmisiones permite usar motores de menor potencia, menor
tamaño y alejarlos de la articulación. Esto permite:
Reducción de los esfuerzos mecánicos de la estructura.
61
Menor inercia del brazo y por tanto posibilitar mayores aceleraciones.
Los sistemas de transmisión tienen las siguientes funciones:
Transmisión del movimiento desde el motor a la articulación del eje
correspondiente
Transformación del movimiento circular en línea o viceversa
Reducción de velocidad (=> multiplicación del par motor).
Figura 26: Robot PUMA 200, (a) Mostrando los motores de la muñeca. (b) Reducción en la articulación y (c) la muñeca Fuente: Rentería-Rivas (2000).
En la figura 26, se muestra la utilización de transmisión más conocidos.
Estos existen para adicionar mas engranes entre la articulación y el eje del
motor para así incrementar la fuerza mecánica.
Figura 27: Reductor piñón-corona. Fuente: Rentería-Rivas (2000).
62
En la figura 27, se muestra una de las formas más comunes en las que se
transmite la fuerza mecánica en un determinado ángulo, estos para ayudar al
motor a realizar menos trabajo y fuerza a aplicar.
Entre los sistemas de transmisión existentes actualmente en el mercado
se destacan principalmente para su uso en la robótica y mecánica, los
siguientes explicados a continuación
2.6.1.- TRANSMISIONES DEL TIPO CIRCULAR-CIRCULAR
Piñón-corona, cables, cadenas, correas dentadas.
2.6.2.- TRANSMISIONES DEL TIPO CIRCULAR-LINEAL
Piñón-cremallera, huesillos a bolas, tornillos sin fin.
2.6.3.- TRANSMISION LINEAL-CIRCULAR
Paralelogramos articulados, cremallera.
Los reductores forman parte del sistema de transmisión, siendo su único
objetivo y función reducir la velocidad, aumentando así de esta manera el
par suministrado por el motor. Los reductores HARMONIC DRIVE y los
CIRCLO DRIVE, son los más extendidos en la robótica, debido a sus
características de mínimo juego angular, baja fricción e inercia y elevada
reducción de velocidad en un solo paso. Por ello para poseer una mejor
información al respecto se analizará lo siguiente.
63
2.6.4.- REDUCTOR ARMONICO (HARMONIC DRIVE)
Es una configuración típica, el reductor armónico se divide en los
siguientes componentes:
Flexspline: anillo metálico flexible dentado exteriormente, con Nf
dientes.
Wave Generator: consiste en una corona elíptica, con rodamientos
dispuestos exteriormente, a la que se acopla el eje del motor. El anillo interior
de los rodamientos se fija a la corona, pero el anillo exterior es flexible. El
anillo exterior presiona la corona flexible al girar el eje del motor.
Corona rígida S dentada interiormente, con dientes del mismo tamaño
que la corona flexible, pero con dos dientes de diferencia frente a
esta:
Nf – Nc = 2 (1)
Corona rígida D, dentada del mismo modo que la corona flexible, que
girara del mismo modo que esta; se trata normalmente del eje de salida del
reductor, (ver figura 28).
Figura 28: Reductor Armónico. Fuente: Rentería-Rivas (2000).
64
En la figura anterior número 28 se aprecia una pieza circular semejante a
una corona, la cual posee un camino interno de dientes, con los cuales
interactúa con los dientes del eje introducido en el, para así transmitir
movimiento deseado .
2.6.5.- ROBOT DE ACCIONAMIENTO DIRECTO
Existen robots con acoplamiento directo entre los actuadores y las
articulaciones, sin necesidad de un reductor intermedio. Estos robots se les
denominan robots con accionamiento directo (DIRECT DRIVE, DD).
2.7.- ALGUNOS ROBOTS INUSUALES
Según Rentería-Rivas (2000), la mayor parte de los robots actuales
corresponden a los llamados robots industriales destinados a la fabricación
flexible, estos robots también se conocen como robots de producción, frente
a otra serie de robots especiales, denominados de servicio, que se dedican a
tareas no industriales, adoptando una gran variedad de configuraciones.
La definición de robot de servicio establecida por la IFR, (Federación
Internacional de Robótica), es aun provisional, y en ella se describe un robot
de servicio como:
“Robot que trabaja de manera autónoma o semiautónoma en la
realización de tareas útiles para el bienestar social y de equipamiento,
excluyendo de entre estas labores de carácter industrial”.
65
También puede considerarse como robot de servicio todo aquel robot
industrial dedicado a tareas no industriales. En el siguiente cuadro se pueden
observar todos esos modelos y las unidades instaladas entre los años 1998 y
2002. Para mas detalles (ver Cuadro 2).
Cuadro 2: Robots de servicio a nivel mundial instalados a finales de 1998 y
previsiones para 2002.
Fuente: Rentería-Rivas (2000).
En el cuadro anterior se muestra el incremento de la población de robots
a través de los años, y se denominan inusuales porque debido al desarrollo
de los mismos se es capaz de mejorar técnicas y métodos para realizar
robots de mayor complejidad. También porque la necesidad de los mismos
66
es opcional, es decir, su presencia se justificación debido a algún
impedimento de algún individuo o bien por gusto de las tecnologías o bien
sea por simplificar las tareas en determinadas zonas. Si bien es cierto, la
presencia de alguno de ellos, es que el país posee adelantos tecnológicos
así como alto frado de conocimientos para el desarrollo de los mismos.
2.8.- TENDENCIAS DE LA ROBOTICA
Sería deseable que los nuevos desarrollos en robótica tendieran a emular
las capacidades humanas, tales como inteligencia, movilidad, capacidad de
aprendizaje, autonomía, incluso reproducibilidad. Como introducción a las
tendencias futuras en los nuevos robots, se pueden identificar primero las
carencias presentes en estos sistemas, que servirán como motor de los
nuevos desarrollos.
Inteligencia: En los robots, implica una capacidad de reacción ante
cambio en el entorno y de toma de decisiones. Para ello es básico disponer
de sensores junto con una gran capacidad de cálculo para interpretar la
información proveniente de ellos, lo que lleva al uso de software modular y
procesamiento distribuido.
Movilidad: Los desarrollos en los robots móviles se realizaran en
torno a los mecanismos de locomoción, alimentación autónoma de energía,
sensores, capacidad de decisión y operación autónomas, uso de GPS para
localización e Internet como vía de acceso a información. Quizá la necesidad
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de poder disponer de fuente de energía portátiles sea la necesidad más
importante para lograr la verdadera movilidad, por lo que los desarrollos en
nuevos métodos de almacenamiento de energía de larga duración cobran
especial importancia.
Capacidad de aprendizaje: Una necesidad básica en este punto es
lograr que el robot se comunique con los operadores humanos utilizando un
lenguaje natural, objetico todavía lejano, aunque se han dado ya algunos
pasos en temas relacionados de reconocimiento de voz. También está
pendiente la capacidad de que el robot realice su tarea enseñándole el
objetivo final, en lugar de indicárselo basándose en comandos más simples,
seguido de la posibilidad del autoaprendizaje y la adquisición automática del
conocimiento.
A continuación se hace un repaso de los avances en las tecnologías que
tienen una influencia directa en la capacidad de la robótica para llegar a
nuevas aplicaciones las cuales serán de gran utilidad y funcionabilidad en la
vida de los seres humanos y en las industrias grandes y pequeñas en las
cuales sea necesario el uso de estos.
2.8.1.- PERCEPCION E INTELIGENCIA
Es en los robots de morfología tradicional utilizados en las aplicaciones
consolidadas donde los avances en la percepción se realizan a corto plazo.
El mecanismo de percepción y razonamiento de los robots, sobre todo
los robots móviles como sistemas autónomos, es especialmente importante.
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Las características comunes de este tipo de robots son: la locomoción
automática, percepción artificial y autonomía de planificación, decisión y
operación. Deben estar adecuadamente integrados para realizar la función
genera de este tipo de robots, que es moverse de un punto a otro de forma
segura y sin colisionar.
Como problemas presentan que el espacio de trabajo no puede
acondicionarse completamente para definir de forma precisa la tarea y
controlar la ejecución, y además el entorno cambia impredeciblemente,
debido tanto a agentes externos como a la propia acción del robot. Por tanto
hay que adaptar la tarea en tiempo real y para ello es necesario incorporar
cierto grado de inteligencia, la cual tenga como función el acople adecuado a
el área en la que se vaya a trabajar.
Es interesante la monitorización continua de la posición del robot mientras
se mueve, lo que se puede realizar, por ejemplo, mediante la detección y
seguimiento de marcas artificiales constituidas por características que el
robot puede reconocer a través de su sistema sensorial. Asi como también la
implementación de cámaras de video la cuales permita una visión directa.
Un ejemplo puede ser el proyecto de grupo de trabajo del Departamento
de Informática y Análisis Numérico de la Universidad de Córdoba, que ha
diseñado y desarrollado un prototipo de robot móvil, modelo triciclo, con dos
ruedas motrices delanteras accionadas por dos motores independientes de
corriente continua, y una trasera, usando cámaras y balizas especiales para
la localización del robot.
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Para simplificar el problema de adquisición de las marcas o balizas en los
robots móviles, se asume que la posición y orientación del robot son
conocidas aproximadamente, y así se busca la marca en una zona más
pequeña. Una vez conocida la posición inicial del robot, se emplea la
odometría para continuar la trayectoria (secuencia de instrucciones
ejecutadas en el robot para seguir calculando su posición mientras se
mueve). Pero siempre existe el riesgo de que el robot se “pierda” por la
superficie de trabajo (debido a deslizamientos), por lo que periódicamente es
necesario relocalizarlo, es decir, que el sistema sensorial estime la posición y
orientación reales dentro del entorno de trabajo y utilizarlas para realimentar
el sistema de control.
En cuanto a la idea de desarrollar determinado grado de inteligencia en el
controlador del robot, la realidad aún está lejos de este objetivo. No obstante,
se están dando ya alguno pasos para alcanzarlo. Existen desarrollos teóricos
acerca de la posibilidad de incorporar en los robots destreza y habilidad
(características que son conocidas y modelables y que han sido integradas
hasta cierto punto en el mundo de los ordenadores), ya que están originadas
en la capacidad de aprendizaje. Sin embargo, la inteligencia se basa en la
capacidad de razonamiento, influida por las propias experiencias vividas por
el ser humano; por tanto, es difícil de interpretar y es casi imposible crear un
modelo de ella para integrarlo en un robot.
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Figura 29: Robots Móviles sobre ruedas. Fuente: Rentería-Rivas (2000).
2.8.2.- TELEMANIPULACIÓN
Esta técnica permite el manejo de dispositivos en entornos distantes para
desarrollar tareas que no pueden ser realizadas de forma automática por
robots ya que, aunque en la actualidad cuentan con un amplio sistema
sensorial y gran capacidad de cálculo, hay ocasiones en que la poca
estructuración del entorno y las situaciones no previstas pueden aparecer
hacen imprescindible la supervisión o incluso, a veces, el control directo de
su ejecución por parte de un operador.
En un sistema de tele manipulación aparece un subsistema de tele
operación, que proyecta las órdenes de mando que genera el operador
desde una zona local, y otro de tele presencia, que muestra al operador la
información del entorno remoto, para que pueda tomar las decisiones
adecuadas. El retardo en las comunicaciones entre maestro y esclavo puede
afectar negativamente sobre la efectividad del sistema, por lo que es preciso
evaluar la importancia de este retraso y ensayar posibles soluciones.
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Normalmente, el desarrollo de cualquier aplicación de tele manipulación
se sustentaba en sistemas cerrados, poco flexibles, con gran relación entre
maestros y esclavos, pero actualmente se desarrollan plataformas abiertas
polivalentes, que permiten la tele manipulación de cualquier robot con
cualquier mando. Como en casi todos los sectores del mundo actual, el
Internet, juega un papel muy importante, proporcionando una interfaz
potente, de bajo coste y ampliamente disponible, que permite tele operar
diversos recursos a un extenso rango de usuarios sin importar la localización
geográfica.
La tele operación basada en Internet, con herramientas para la
comunicación humana e interacción con el mundo real, conducirá a muchas
aplicaciones útiles en la sociedad, tanto a nivel profesional como social.
En la figura 30, se muestra un sistema robótico tele operada para la extinción
del fuego.
Figura 30: Robot Tele operado (Cortesía de Fraunhofer IPA). Fuente: Rentería-Rivas (2000)
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2.8.3.- COORDINACIÓN DE VARIOS ROBOTS
Un área muy interesante está compuesta por las aplicaciones que
necesitan de la coordinación de varios robots que desarrollan tareas
programadas independientemente compartiendo el espacio de trabajo. El
Instituto de Organización y Control de Sistemas Industriales de la UPC
(Universidad Politécnica de Cataluña), ha desarrollado un método eficiente
para restablecer, en tiempo real, la pérdida de la coordinación debido a la
incertidumbre temporal en la ejecución de las tareas.
Como premisas para el método, se parte del conocimiento de los
caminos geométricos y los perfiles de velocidades iniciales de cada robot. La
coordinación se restablece a partir de modificaciones hechas sobre los
perfiles de velocidad sin alterar el camino geométrico, introduciendo así, los
retardos necesarios de forma controlada para poder asi realizar el
movimiento deseado.
2.8.4.- CONTROL DE ROBOTS Y ROBOTICA MOVIL
El modelo clásico de arquitectura de control de un robot ejecuta ciclos en
los que se repite de forma interrumpida la secuencia: lectura de sensores,
actualización del modelo interno del robot acerca del mundo real, elaboración
de un plan, y por último, acción. Este control centralizado y el esquema de
ejecución secuencial hacen que el control sea de gran complejidad poco
flexible y de difícil adaptación en entornos reales dinámicos.
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El control abierto, en cambio, presenta más ventajas. Se han
desarrollado, tanto a nivel teórico como practico, varias soluciones con
controles abiertos, descentralizados y modulares. Hay varios planteamientos
para obtener una arquitectura de control que cumpla con las restricciones
que impone la robótica móvil, pero pueden clasificarse en dos grupos.
Centralizadas: son las que se han utilizado habitualmente y permiten
que el robot desarrolle una tarea específica sin considerar que la velocidad
de respuesta y el cambio dinámico del entorno sean graves problemas,
“simplemente”, se busca la ejecución secuencial con el esquema invariable:
percepción/decisión/acción, en un entorno estático en gran medida.
Descentralizadas: son aquellas en las que el control está repartido
entre varios agentes que se encargar de una tarea individual más simple e
interactúan entre si para finalizar la tarea, en lugar de ser los pasos
coordinados del control central los que lo hacen. Las ventajas de este, son la
facilidad de desarrollo y mantenimiento, independencia de módulos,
reusabilidad, el sistema es operativo en etapas iniciales, fácil de
incorporación de módulos que controles nuevos sensores, nuevas
capacidades del sistema y nuevas tareas.
En general, la complejidad mecánica y dinámica de los robots bípedos los
hace difícil de controlar, estos son sistemas MMO (Multiple Input-Multiple
Output), con mucha información del entorno y varios motores con los que
actuar, e inestables, al tener que mantener el equilibrio en algunos instantes
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solo con una pierna, el Instituto de Automática Industrial (CSIC) ha
desarrollado un sistema de simulación de robots caminantes y escaladores,
que acepta la geometría de múltiples robots y terrenos. Para lograr una
locomoción eficiente, se necesita el control coordinado de la maquina en
interacción con el terreno; el modelo de simulación dinámica del robot está
incompleto sin un modelo de interacción robot-terreno verificado continua y
globalmente por el simulador.
El sistema realiza simulaciones cinemático-dinámicas de procesos de
locomoción, por lo que es ideal para el estudio de robots caminantes y muy
útil para el desarrollo de nuevos algoritmos de control y modos de
caminar.
Los robots con patas son sistemas complejos, ya que son formados
múltiples grados de libertad. El control de estos robots se dificulta aún más
en el caso de los escaladores, ya que por la dirección variable de la fuerza
de la gravedad y la influencia de fuerzas de agarre en los pies para adherirse
a la superficie le dificulta su función. Los robots escaladores son mecanismos
altamente sofisticados, diseñados para tareas muy específicas, por lo que no
han penetrado mucho en el mercado de servicios, que demanda soluciones
personalizadas, pero adaptables a la vez no solo por su complejidad en
fabricación, sino también por sus altos costos.
En la siguiente figura, se muestra el ROSY (Remotely Operated System
Yberle), un robot escalador tele operado que puede realizar tareas de
mantenimiento de edificios en áreas inaccesibles, tales como retirar
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materiales, pintar superficies, taladrar agujeros. Este mecanismo es muy útil
en las industrias químicas y plantas nucleares.
Figura 31: Robot escalador ROSY. Fuente: Rentería-Rivas (2000)
2.9.- ACTUADORES LINEALES ELECTRICOS
Un actuador lineal es un dispositivo que aplica la fuerza de una manera
lineal, a diferencia de como rotación de un motor eléctrico. Existen varios
métodos para lograr este movimiento lineal. Algunos realmente convertir el
movimiento rotatorio en movimiento lineal.
La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de
los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo requieren de energía
eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para
transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no
hay restricciones respecto a la distancia entre la fuente de poder y el
actuador.
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2.10.- WI-FI
Es un mecanismo de conexión de dispositivos electrónicos de
forma inalámbrica. Los dispositivos habilitados con Wi-Fi, tales como: un
ordenador personal, una consola de videojuegos, un smartphone o un
reproductor de audio digital, pueden conectarse a Internet a través de un
punto de acceso de red inalámbrica. Dicho punto de acceso (o hotspot) tiene
un alcance de unos 20 metros en interiores y al aire libre una distancia
mayor. Pueden cubrir grandes áreas la superposición de múltiples puntos de
acceso.
Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la WECA: Wireless
Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que adopta,
prueba y certifica que los equipos cumplen los
estándares 802.11 relacionados a redes inalámbricas de área local.
Este sistema de comunicación , será utilziado por un Router, el cual será
de suma importancia para el desarrollo correcto de la investigación.
2.11.- ARDUINO ETHERNET SHIELD
La Arduino Ethernet Shield permite a una placa Arduino conectarse a
internet. Está basada en el chip Ethernet Wiznet W5100. El Wiznet W5100
provee de una pila de red IP capaz de TCP y UDP. Soporta hasta cuatro
conexiones de sockets simultáneas. Utiliza la librería Ethernet la cual sirve
para para escribir programas que se conecten a internet usando la shield.
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3.- SISTEMA DE VARIABLES
A continuación se podrán observar unas definiciones de las variables de
la investigación según el criterio de un autor, luego se definirán
operacionalmente buscando la aplicación de las mismas en la investigación.
3.1- DEFINICION NOMINAL
Vehículo Eléctrico
3.2- DEFINICION CONCEPTUAL
Es un vehículo impulsado por motores eléctricos cuyo movimiento se
produce por hélices impulsadas por motores rotativos.
Los vehículos eléctricos obtienen su capacidad de movimiento por la
energía eléctrica liberada por unas baterías. El sistema de generación y
acumulación de la energía eléctrica constituye el sistema básico para mover
un vehículo eléctrico. Generalmente, para ello se utilizan los acumuladores
electroquímicos, formados por dos substancias conductoras bañadas en un
líquido también conductor. El intercambio de cargas positivas y negativas
entre ambos componentes mantiene una corriente eléctrica que puede ser
utilizada para el funcionamiento del motor del vehículo
eléctrico.
En un vehículo eléctrico puede haber un solo motor de tracción o varios,
adosados a las ruedas. Su función es transformar la energía eléctrica que
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llega de las baterías en movimiento. Esta energía puede ser aprovechada tal
cual llega, o sea, en forma de corriente continua o bien, y gracias a un
transformador, en forma de corriente alterna.
Fuente: Bargallo (2010) y Kampman (2010)
3.3- DEFINICION OPERACIONAL
Es un vehículo cuyo impulso o movimiento se obtiene de la energía
eléctrica almacenada en baterías, esta energía eléctrica a su vez es
convertida en movimiento a través de motores rotativos
