Tesis Lego Mindstorns Nxt

8/11/2019 Tesis Lego Mindstorns Nxt

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UNIVERSIDAD TCNICA DE MANABFACULTAD DE CIENCIAS INFORMTICAS

CARRERA DE INGENIERA EN SISTEMAS INFORMTICOS

TESIS DE GRADO

PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE

INGENIERO EN SISTEMAS INFORMTICOS

TEMA:

RECONOCIMIENTO DE IMGENES EN TIEMPO REAL APLICANDO

VISIN ROBTICA PARA EL LABORATORIO DE SISTEMAS LGICOS

MICROPROGRAMABLES DE LA FACULTAD DE CIENCIAS

INFORMTICAS

MDULO I:

DESARROLLO E IMPLEMENTACIN EN UN ROBOT MVIL UN

SISTEMA DE PERCEPCIN VISUAL QUE LE PERMITA REALIZAR

TAREAS COMPLEJAS

MODALIDAD:TRABAJO COMUNITARIO

AUTORES:ALCVAR ALCVAR CARMEN CAROLINA

GILER RENGIFO JESSICA VERNICATAPIA VERA ANA PATRICIA

URETA ZAMBRANO DOLORES MARIUXI

DIRECTOR DE TESIS:ING. DANILO LITUMA RAMREZ

PORTOVIEJOMANAB ECUADOR2012


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I

DEDICATORIA

Son muchas las personas especiales a las que me gustara agradecer en laculminacin de esta tesis. Algunas estn aqu conmigo y otras en misrecuerdos y en el corazn; sin importar donde se encuentren quiero darlesgracias por su apoyo, confianza y bendiciones.

Dedico este proyecto de tesis a Dios y a mis padres. A Dios por permitirmellegar a este momento tan especial en mi vida y por haber estado conmigo acada paso que doy.

A mi madre Sra. Carmen Alcvar Risco que ya parti a la presencia del

altsimo, le dedico este documento por ser la mejor madre del mundo, por losvalores que me inculcaste para ser persona de bien, gracias por el esfuerzo yapoyo que depositaste en m y por esas bendiciones que desde el cielo recibode ti.

A mi padre Sr. Orlando Alcvar Snchez a quien le debo todo en la vida,gracias por haberme educado y formado como la persona que soy. Por tusbuenos consejos, ejemplos y principalmente por el esfuerzo que da a da hashecho para que tus hijos se superen.

A mis queridos hermanos Miguel Orlando y Teresa del Jess que me hanacompaado a lo largo del camino brindndome apoyo, confianza, por el amory amistad que tenemos y que afianzamos cada da. Gracias a los dos por estarconmigo a cada momento y sobre todo por la orientacin los consejos deperseverancia para cumplir este objetivo.

A mis tas Isora y Zoila, a todos mis familiares y a mis compaeros de trabajoque me apoyaron directa o indirectamente para la realizacin de esta tesis.

Al grupo de tesis con quienes hemos compartido momentos inolvidables, que

llevaremos cada uno en nuestros corazones, gracias: Lola, Ana, Victor, Elias,Angelito, Dumar, en especial a Jessica Giler Renjifo quien me permiti ser suamiga en el transcurso de mi vida universitaria y estar conmigo a cada instante.Siempre les llevar en mi mente y corazn.

Un sincero agradecimiento a una persona muy especial a m amigo y esposoJos Pinargote Cedeo que ha estado conmigo todo este tiempo.

A todas esas personas que de alguna manera me han ayudado para hacer deesta tesis una realidad

Carolina Alcvar Alcvar


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II

DEDICATORIA

Dedico esta tesis a nuestro Dios. A mi padre Narciso que desde el cielo, me

dio fuerzas y las ganas de seguir adelante, por haber terminado con xitos

esta etapa de mi vida.

A la Sra. Carla mi querida madre que siempre estuvo a mi lado desde los

inicios de mi existencia, apoyando mis estudios e incentivando las

esperanzas para cumplir con uno de los triunfos que con esfuerzo se ha

hecho realidad. A mi hermana mayor Maricela que ha sido eje fundamental ygua de nuestro camino, donde est pendiente de cada accin que

realicemos, apoyndome incondicionalmente.

A mis hermanos que pensaban que no iba a salir, porque tena mucho

tiempo con la tesis, por hacerme recordar mis tareas da a da, e incentivar a

realizarla.

A mis sobrinos mbar, Nstor, Thiago y Dylam, la inspiracin de realizar lospropsitos, para un ejemplo en un futuro no muy lejano.

A mi amiga Karito por haber estado conmigo desde los inicios de la

universidad y cumplir con la promesa de estar juntas en el grupo de la tesis.

A mis siete compaeros de tesis, que gracias a ellos existieron momentos de

felicidad, diversin, viajes, sonrisas, desesperacin, coraje, de todo un poco.

Unos de mis mejores tiempos y retos, donde no me arrepiento en ningn

instante de lo vivido en el transcurso que dur la investigacin de la tesis.

Aquellas personas que han estado a mi lado apoyndome, donde he

aprendido de ellos en lo que respecta en el transcurso de la universidad y de

la tesis.

Jessica Giler Rengifo


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III

DEDICATORIA

Dedico la presente tesis principalmente a Dios quien me ha dado la vida y

las fuerzas para llegar culminar esta fase de mi preparacin profesional.

A mis padres y hermanos quienes siempre han estado a mi lado

ayudndome a seguir adelante con mis metas, apoyndome, y dndome

sus mejores consejos para mi vida.

Les dedico tambin a mis compaeros de tesis Jessica, Karito, Lola, Dumar,

Vctor, Elas y Angelito quienes supieron luchar por un bien comn y juntos

ahora estamos obteniendo un nuevo logro para nuestras vidas

profesionales.

Finalmente quisiera dedicar esta tesis a una persona especial Vctor

Alfonso Martnez por brindarme su apoyo incondicional en el transcurso de

todo este tiempo.

Ana Tapia Vera


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IV

DEDICATORIA

Mi tesis la dedico con mucho amor y cario

A Dios, mi principal gua e inspiracin diaria, quien ha caminado junto a

m a lo largo de este trayecto y me ha concedido el privilegio de llegar a

cumplir este anhelo, por darme la fuerza necesaria para superar

momentos difciles dentro de mi etapa estudiantil y en mi vida.

A mis amados padres Paula Zambrano y Antonio Ureta, quienes

siempre han luchado por sacarme adelante y soaron con el da en el que

yo sea una profesional. Inculcndome desde nia que el estudio y el

trabajo es lo principal para progresar en la vida. Gracias a ellos, al

sacrificio diario que hicieron por m y el apoyo brindado he llegado a estas

instancias y a obtener este logro.

A mi hermano Luis Csar Ureta con quien me hubiera encantado

compartir mis ancdotas de todos estos aos de estudio, pero s quesiempre ha estado a mi lado, siendo mi angelito de la guarda. Gracias por

transmitirme tu sabidura, por cuidarme y permitirme darles esta alegra a

nuestros padres.

A mis abuelosy en especial a mi abuelita Luca Faras, desde el cielo

debe estar feliz y orgullosa, por ser como mi segunda mam y haber

hecho tantas cosas por m en todo el tiempo que la tuve a mi lado.

A mi ta Rosa Ureta, a la cual le agradezco infinitamente, haber sido un

gran apoyo incondicional en toda mi vida estudiantil y por siempre desear

mi superacin y lo mejor para m.

A todas las personas que desde el fondo de su corazn siempre han

deseado que llegue este da en mi vida y de alguna u otra forma me

ayudaron a conseguirlo.Dolores Ureta Zambrano


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V

AGRADECIMIENTO

Como parte de este triunfo y al culminar esta etapa, queremos expresar

nuestros sinceros agradecimientos:

A Dios por darnos fortaleza y sabidura para culminar esta etapa tan

anhelada.

A la Universidad Tcnica de Manab, nuestra alma mater que nos abri las

puertas para que en ella iniciemos nuestro camino hacia la excelencia.

De manera especial al Ing. Danilo Lituma Ramrez, nuestro Director de tesis,

gracias por su apoyo y confianza. El tiempo dedicado a nosotras, sus ideas y

conocimientos fueron un aporte invaluable, el mismo que ha sido una clave

fundamental para llegar a concluir esta meta.

A los Seores Miembros del Tribunal: Hernn Vargas Nolivos, Jimmy

Zambrano y Javier Cuzco Torres, por estar siempre pendientes de la

supervisin y correccin de esta tesis, han sido parte esencial desde el inicio

hasta la culminacin de la misma.

Sin lugar a duda este trabajo no pudo haberse realizado sin la formacin que

recibimos durante estos aos en la Facultad de Ciencias Informticas.

Gracias a nuestros Catedrticos, quienes nos formaron e impartieron sus

conocimientos, gracias a ellos, las ideas y sabidura adquirida la hemospuesto en prctica.

A nuestros Padres, Hermanos, Familiares, Amigos, en especial a las

Compaeras y Compaeros de tesis que de alguna u otra forma fueron parte

fundamental para lograr este objetivo importante en nuestras vidas. La

contribucin de cada una fue de gran utilidad.

LOS AUTORES


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VI

CERTIFICACIN DEL DIRECTOR DE TESIS

Yo, Ing. Danilo Lituma Ramrez, Catedrtico de la Facultad de Ciencias

Informticas de la Universidad Tcnica de Manab, certifico que:

Las egresadas de la Facultad de Ciencias Informticas, Alcvar Alcvar

Carmen Carolina, Giler Rengifo Jessica Vernica, Tapia Vera Ana

Patricia y Ureta Zambrano Dolores Mariuxi, han cumplido con las

observaciones realizadas por los Honorables Miembros del Tribunal de

Revisin y Evaluacin, por lo que la presente investigacin se encuentra

concluida bajo los parmetros metodolgicos de una Tesis de Grado, cuyo

tema es: RECONOCIMIENTO DE IMGENES EN TIEMPO REAL

APLICANDO VISIN ROBTICA PARA EL LABORATORIO DE

SISTEMAS LGICOS MICROPROGRAMABLES DE LA FACULTAD DE

CIENCIAS INFORMTICAS. MODULO I: DESARROLLO E

IMPLEMENTACIN EN UN ROBOT MVIL UN SISTEMA DE PERCEPCIN

VISUAL QUE LE PERMITA REALIZAR TAREAS COMPLEJAS. La misma que

se pone a consideracin de la Autoridad Competente, para su validacin

previo a su defensa y sustentacin.

Ing. Danilo Lituma Ramrez Mg. Sc.

DIRECTOR DE TESIS


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VII

CERTIFICACIN DEL TRIBUNAL DE REVISIN Y

EVALUACIN

La presente Tesis de Grado titulada: RECONOCIMIENTO DE

IMGENES EN TIEMPO REAL APLICANDO VISIN ROBTICA PARA

EL LABORATORIO DE SISTEMAS LGICOS


INFORMTICAS. MODULO I: DESARROLLO E IMPLEMENTACIN EN UN

ROBOT MVIL UN SISTEMA DE PERCEPCIN VISUAL QUE LE PERMITA

REALIZAR TAREAS COMPLEJAS, es trabajo original de las egresadas;

Alcvar Alcvar Carmen Carolina, Giler Rengifo Jessica Vernica,

Tapia Vera Ana Patricia y Ureta Zambrano Dolores Mariuxi la misma

que ha sido revisada, evaluada y aprobada bajo nuestra apreciacin.

_______________________________

Ing. Javier Cuzco Mg. Sc.

Presidente del tribunal

___________________________ _________________________

Ing. Hernn Vargas Mg. Sc. Ing. Jimmy Zambrano Mg. Sc.

Miembro del tribunal Miembro del tribunal


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VIII

DECLARACIN SOBRE LOS DERECHOS DE AUTOR

Los autoresALCVAR ALCVAR CARMEN CAROLINA, GILER RENGIFO

JESSICA VERONICA, TAPIA VERA ANA PATRICIA Y URETA

ZAMBRANO DOLORES MARIUXI, egresadas de la Facultad de Ciencias

Informticas de la Universidad Tcnica de Manab, DECLARAMOS QUE:

Las ideas expuestas en la presente tesis de grado titulada:

RECONOCIMIENTO DE IMGENES EN TIEMPO REAL APLICANDOVISIN ROBTICA PARA EL LABORATORIO DE SISTEMAS LGICOS


INFORMTICAS. MODULO I: DESARROLLO E IMPLEMENTACIN EN

UN ROBOT MVIL UN SISTEMA DE PERCEPCIN VISUAL QUE LE

PERMITA REALIZAR TAREAS COMPLEJAS. es un trabajo autnomo

realizado por sus autores.

Los autores de esta tesis ceden todos sus derechos de autora a la

Universidad Tcnica de Manab.

Alcvar Alcvar Carmen Carolina Giler Rengifo Jessica Vernica

Tapia Vera Ana Patricia Ureta Zambrano Dolores Mariuxi


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IX

RESUMEN

La evolucin tecnolgica y el crecimiento de proyectos en el rea de

robtica, impulsaron el desarrollo de este trabajo investigativo, con el nico

objetivo de lograr que la Facultad de Ciencias Informticas, forme un espacio

en este campo dentro de la Provincia. A travs del diseo y desarrollo de un

sistema de procesamiento de imgenes para la plataforma robtica del Lego

Mindstorms NXT, se consigue fomentar el conocimiento y la investigacin,

para alcanzar este propsito, primero se configur la comunicacin

inalmbrica entre el ladrillo NXT y el computador, una vez que se realiz, el

robot mvil se desplazar en un laberinto, cuyo fin es evadir los obstculos

que encuentre en el mismo, sus movimientos sern ejecutados a partir de

que la cmara inalmbrica ensamblada en esta plataforma, capture una

imagen, la procese, mediante el programa de matrices Matlab, cuyo

ejecutable es importado a Visual C Sharp, con ello la aplicacin, podr

describir que color encontr y segn el resultado el NXT, realizar los giros

necesarios, donde cada color encontrado representa un valor y un

movimiento especfico. De esta manera, se pudo mejorar las funcionalidades

de esta plataforma robtica, logrando un adelanto importante para el

Laboratorio de Sistemas Lgicos Microprogramables que se encuentra en la

Facultad y por ende adquirir mayor prestigio ante una sociedad que

evoluciona tecnolgicamente.

DESCRIPTORES: rea Robtica, Facultad de Ciencias Informticas,

procesamiento de imgenes, Lego Mindstorms NXT, plataforma robtica,

comunicacin inalmbrica, ladrillo NXT, Matlab, Visual C Sharp.


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X

SUMMARY

The Technological evolution and growth of robotics projects in the area,

prompted the development of this research work, with the only goal of the

Faculty of Computer Science, open space in this field with in the Province. By

designing and developing animage processing system for the robotic

platformof Lego Mindstorms NXT, you get to promote know ledge andre

search to achieve this purpose, we first set up wireless communication

between the NXT brick and the computer once it is made, the mobile robot

moves in a maze, designed to evade the obstacles in the same, their

movements are executed from the wireless camera assembled on the

platform, capturing an image, process it, matrices using the program Matlab,

whose executable is imported into Visual C sharp with this application, you

can describe what color according to the results found and the NXT, make

the turns necessary, as each color represents a value found him and a

movement specific. Thus, it could improve the functionality of the robotic

platform, achieving a breakthrough for the area of robotics that exists in him

Faculty and there forega in more prestige in achanging society and

technology evolves daily.

DESCRIPTIONS: Area Robotics, Faculty of Computer Science, image

processing, Lego Mindstorms NXT, robotics platform, wirelesscommunication, NXT brick, Matlab, Visual C Sharp.


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NDICE GENERAL

AGRADECIMIENTO I

CERTIFICACIN DEL DIRECTOR DE TESIS II

CERTIFICACIN DEL TRIBUNAL DE REVISIN Y EVALUACIN III

DECLARACIN SOBRE LOS DERECHOS DE AUTOR IV

RESUMEN V

SUMMARY VI

NDICE DE CONTENIDOS

CAPITULO I 1

1.1 LOCALIZACIN FSICA 1

1.2 FUNDAMENTACIN 2

1.2.1DIAGNSTICO DE LA COMUNIDAD 2

1.2.2IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA 3

1.2.3PRIORIZACIN DEL PROBLEMA 3

1.3 JUSTIFICACIN 5

1.4 OBJETIVOS 7

1.4.1 OBJETIVOS GENERALES 7

1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 7

CAPITULO II 8

2.1 MARCO DE REFERENCIA 8

2.1.1 ANTECEDENTES DE LA FACULTAD DE CIENCIAS INFORMTICAS 8

2.1.1.1 MISIN 9

2.1.1.2 VISIN 9


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2.2 MARCO TERICO 10

2.2.1 ROBTICA 10

2.2.1.1 BREVE HISTORIA DE LA ROBTICA 10

2.2.2 QU ES UN ROBOT? 12

2.2.2.1.1 ARQUITECTURA DE ROBOTS 12

2.2.2.1.2 TIPOS DE ROBOTS 13

2.2.2.1.3 IMPACTO DE LA ROBTICA 15

2.2.2.1.4 ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT 16

2.2.3 ROBTICA EDUCATICA 18

2.2.3.1 CARACTERISTICAS DE LA ROBTICA EDUCATIVA 19

2.2.4 BLUETOOTH 20

2.2.4.1 TRANSMISIN DE DATOS 21

CAPITULO III 22

3.1 ANLISIS Y ESPCIFICACIONES TCNICAS DEL HARDWARE UTILIZADO 22

3.1.1 LEGO MINDSTORMS NXT 22

3.1.1.1 HISTORIA LEGO MINDSTORMS NXT 23

3.1.1.2 QU ES LEGO MINDSTORMS? 23

3.1.1.3 POR QU USAR LEGO - MINDSTORMS? 24

3.1.1.4 COMPONENTES DEL LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 25

3.1.1.5 LADRILLO NXT 26

3.1.1.6 SERVOMOTORES 31

3.1.1.7 SENSOR UTILIZADO 33

3.1.1.7.1 SENSOR ULTRASNICO 33

3.1.2 CAMARA INALMBRICA 34


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CAPITULO IV 36

4.1 ENTORNOS DE PROGRAMACIN PARA LEGO MIDNSTORMS 36

4.1.1 ENTORNOS DE PROGRAMACIN 36

4.1.1.1 MATLAB 36

4.1.1.1.1 MATLAB 2008 37

4.1.1.2 VISUAL STUDIO 2008 (C#) 41

4.1.2 PROCESAMIENTO DE COLORES EN IMGENES UTILIZANDO UNA

CMARA INALMBRICA Y EVITANDO OSTCULOS EN UN LABERINTO.

49

CAPITULO V 51

5.1 BENEFICIARIOS 51

5.1.1 BENEFICIARIOS DIRECTOS 51

5.1.2 BENEFICIARIOS INDIRECTOS 51

5.2 METODOLOGA 52

5.2.1 MTODOS 52

5.2.2 TCNICAS 52

5.2.3 INSTRUMENTOS 53

5.3 MATRIZ DE INVOLUCRADOS 54

5.4 RBOL DE PROBLEMAS 56

5.5 RBOL DE OBJETIVOS 57

5.6 RBOL DE ALTERNATIVAS 58

5.7 MATRIZ DE MARCO LGICO 59

CAPITULO VI 66

6 RECURSOS UTILIZADOS 66

6.1 RECURSOS HUMANOS 66

6.2 RECURSOS MATERIALES 66

6.3 RECURSOS FINANCIEROS 66

6.4 RECURSOS TECNOLGICOS 66


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CAPITULO VII 67

7.1 PRESUPUESTO 67

7.1.1 PRESUPUESTO GENERAL 67

7.2 EJECUCIN DE LA TESIS 68

7.3 CRONOGRAMA VALORADO 70

7.4 PRESENTACIN Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS 71

CAPITULO VIII 72

8.1 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 72

8.1.1 CONCLUSIONES 72

8.1.2 RECOMENDACIONES 74

CAPITULO IX 76

9.1 SUSTENTABILIDAD Y SOSTENIBILIDAD 76

9.1.1SUSTENTABILIDAD 76

9.1.2SOSTENIBILIDAD 77

CAPITULO X

78

10 BIBLIOGRAFA 78


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NDICE DE FIGURAS

FIGURA N1: LOCALIZACIN GEOGRFICA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS

INFORMTICAS

1

FIGURA N2: ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT 17

FIGURA N3: LEGO MINDSTORMS NXT 22

FIGURA N4: LADRILLO NXT 26

FIGURA N5: PANTALLA LCD 27

FIGURA N6: CONECTOR DE PUERTOS RJ12 28

FIGURA N7: PUERTOS DE SALIDA DE LOS MOTORES DEL LEGO MINDSTORMS 29

FIGURA N8: PUERTOS DE ENTRADA DE LOS SENSORES DEL LEGO MINDSTORMS 29

FIGURA N9: PUERTO USB 29

FIGURA N10: BATERAS RECARGABLES 30

FIGURA N 11: DIAGRAMA DEL NXT 31

FIGURA N 12: VISTA INTERNA DEL MOTOR NXT 32

FIGURA N 13: SENSOR ULTRASNICO 34

FIGURA N 14:CMARA INALMBRICA 35

FIGURA N 15:ENTORNO DE MATLAB 40

FIGURA N 16: EDITOR DE MATLAB 41

FIGURA N 17:ENTORNO DE VISUAL STUDIO 2008 43

FIGURA N 18:LABERINTO DONDE SE DESPLAZA EL LEGO MINDSTORMS 50


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ANEXOS 80

ANEXO A:

MANUAL DE USUARIO

ANEXO B:

ANEXO B1: MANUAL DE PROGRAMACIN MATLAB 2008

ANEXO B2: MANUAL DE PROGRAMACIN VISUAL C SHARP

ANEXO C:

FOTOS DE ACTIVIDADES


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CAPTULO I

1.1 LOCALIZACIN FSICA

La tesis tiene su localizacin fsica en la Repblica del Ecuador,

provincia de Manab, cantn Portoviejo, la cual se encuentra ubicada

en la Av. Urbina y Che Guevara de la parroquia 12 de Marzo. La

investigacin se implement especficamente en el aula # 306 del

edificio de la Facultad de Ciencias Informticas1, perteneciente a la

Universidad Tcnica de Manab.

Figura 1:Localizacin Geogrfica de la Universidad Tcnica de Manab

Fuente: www.google Earth.com, 2012

1TOMADO EN:Coordenadas Geogrficas de La Facultad Ciencias Informticas 1 2' 34.51"

Facultad de Ciencias Informticas


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1.2 FUNDAMENTACIN

1.2.1 DIAGNSTICO DE LA COMUNIDAD

En base a los estudios realizados en los diferentes

laboratorios en donde se aplican todos los conocimientos

adquiridos, enfocando el laboratorio de Sistema Lgico

Microprogramables de la Facultad de Ciencias Informticas

(FCI) de la Universidad Tcnica de Manab (UTM), la gran

parte de herramientas y dispositivos que cuenta el rea derobtica, han permitido determinar que estos carecen de

actividades funcionales en bsqueda de nuevos conocimientos,

lo cual hace que los estudiantes no exploren y por ende no se

interesen en los avances de la tecnologa de la computacin

orientadas a la automatizacin.

Es por ello, la necesidad de nuevas estrategias para

realizar aplicaciones que complementen el funcionamiento de

los dispositivos, combinando el hardware y software, y que se

demuestre en un futuro y mediante la prctica la

implementacin de un sin nmero de proyectos en lo

concerniente al campo de la ciberntica, esto como punto de

partida para mejorar la calidad acadmica y seguir generando

nuevos conocimientos tanto de docentes como de estudiantes.


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1.2.2 IDENTIFICACIN DE PROBLEMAS

Tomando en cuenta el estudio y observaciones

realizadas, se han identificado los siguientes problemas:

En el Laboratorio de Sistemas Lgicos

Microprogramables recientemente implementado, existen

proyectos orientados al campo de la robtica, es decir

prototipos de robots, en los que an se puede mejorar su

funcionalidad, como nueva propuesta por parte de los

estudiantes y beneficios para los docentes y futuras

generaciones en enseanzas afianzadas en la prctica.

Plataformas robticas que funcionan en base a

sensores, sin realizar funciones ms avanzadas con

procesamiento de imgenes y la programacin para su

respectivo control, aplicando visin robtica.

La Facultad de Ciencias Informticas tecnolgicamente

carece de nivel de competencia con otras universidades del

pas, respecto al campo de la robtica.

1.2.3 PRIORIZACIN DE PROBLEMAS

Una vez analizados e identificados los inconvenientes

en la Facultad de Ciencias Informticas, se prioriz en

proponer una tesis investigativa que permita abarcar otros

campos de estudio en el cual se desarrolle y programe una

aplicacin para las plataformas robticas que se encuentran enel Laboratorio de Sistemas Lgicos Microprogramables, y


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4

puedan ser capaces de realizar actividades a travs de la

inteligencia artificial aplicando visin robtica, para ello se

realizar el ensamblaje en cada uno de los dispositivos (robots)de las mini cmaras correspondientes donde puedan detectar

imgenes y enviar por medio del receptor la informacin

capturada a la aplicacin, para su posterior procesamiento y

ejecucin de la actividad, con ello tambin es necesario la

implementacin de ciertos equipos tecnolgicos como la red

inalmbrica que permita la comunicacin entre los sensores,

las minicmaras detectoras de imgenes y el equipo ocomputador donde estar instalada la aplicacin.

La finalidad de la tesis es mejorar esta rea en la

Facultad conjuntamente con el Mdulo II, con el propsito de

que esta aplicacin informtica y todos los dispositivos fsicos y

equipos necesarios para su funcionamiento se desarrollen y se

implementen en beneficio de estudiantes, docentes y la

comunidad.

Adems se cont con el apoyo y colaboracin de

autoridades, docentes y empleados para realizar con xito el

desarrollo e implementacin.


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5

1.3 JUSTIFICACIN

Es indudable que se han desarrollado soluciones de

automatizacin y control en las que utilizar tcnicas de

inteligencia artificial aporta beneficios a la humanidad. Una de

las formas en que ms se visualiza la automatizacin, es en la

utilizacin de robots para la realizacin de actividades que van

desde sencillas a complejas, las mismas que antes slo el ser

humano poda llevar a cabo. Actualmente, existen diversas

aplicaciones de inteligencia artificial, que son controladas

utilizando cmaras, microcontroladores y diferentes softwares

especializados.

Para dar un justificativo del estudio que se est

realizando, existen algunos argumentos tcnicos, tales como la

utilizacin de tecnologa digital y electrnica aplicada al camporobtico, la implementacin de todo un sistema concatenado

que permita el enlace de sensores, mini cmaras en

controladores robticos, el software desarrollado para permitir

el procesamiento de imgenes y la accin correspondiente

realizada en tiempo real, concretando de esta manera un

estudio investigativo interviniendo en otros campos del mundo

informtico.

Aplicado a la Facultad de Ciencias Informticas,

especficamente en el Laboratorio de Sistemas Lgicos

Microprogramables, una de las razones ms validas es la de

prestar una solucin prctica y novedosa a las plataformas

robticas existentes, de esta manera se cumple con uno de los

propsitos principales de la Facultad, el cual es el de innovar

tecnolgicamente e investigar soluciones y alternativas que


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6

aplicadas al medio educativo, solucionen problemas con ideas

prcticas.

Adems con los diversos avances tecnolgicos que

existen hoy en da y que se pueden aplicar a cualquier campo,

la Facultad de Ciencias Informticas dentro de la Universidad

Tcnica de Manab es un ente fundamental para que en sus

proyectos de tesis siempre deban estar a la vanguardia de la

innovacin e investigacin tecnolgica semejante a otras

universidades del pas.

En definitiva la realizacin de la tesis conlleva a

promover que en el futuro otras generaciones de estudiantes

se motiven y estn dispuestos a incursionar en el campo de la

robtica, logrando de esta manera que la Facultad en sus

reas de enseanza tcnica se afiance an ms. Existiendo la

total predisposicin por parte de sus investigadores, teniendo la

motivacin necesaria, inters, y recursos para poder estudiar,disear e implementar el sistema de procesamiento de

imgenes aplicando visin robtica y artificial.


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1.4 OBJETIVOS

1.4.1 OBJETIVO GENERAL

Desarrollar e implementar en un robot mvil un sistema de

percepcin visual que le permita realizar tareas complejas,

identificando objetos y explorando espacios especficos, paramejorar prcticas y demostraciones del rea de Sistemas Lgicos

Microprogramables.

1.4.2 OBJETIVO ESPECFICOS

Analizar las plataformas robticas mviles existentes para

innovar tcnicamente su funcionalidad y desempeo con

dispositivos por visin artificial.

Desarrollar una aplicacin para un robot mvil, que sea capaz

de tener un movimiento continuo y ejecutar las rdenes de un

operador de forma eficiente.

Configurar la comunicacin inalmbrica con un operador de

forma ininterrumpida para enviar y recibir informacin en cualquier

momento, local y remotamente con el robot mvil. Implementar la exploracin en el robot mvil dentro de un

establecimiento determinado para analizar su situacin y darla a

conocer a su operador.

Realizar una casa abierta para la difusin de la tecnologa

aplicada.

Elaborar manuales de usuario y capacitacin al personal del

rea de Sistemas Lgicos Micro programables.


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CAPTULO II

2.1 MARCO DE REFERENCIA

2.1.1 ANTECEDENTES DE LA FACULTAD DE CIENCIAS

INFORMTICAS

El Honorable Consejo Universitario, en sesin del 30 deenero de 1985, cre el Instituto para la Enseanza de la

Ciencias de la Computacin en la Universidad Tcnica de

Manab, como Unidad Acadmica adscrita al Rectorado. Fecha

de creacin 21 de mayo del 2001.

El 3 de diciembre de 1987, el H. Consejo Universitario

resolvi pasar la Dependencia del Instituto de Computacin a laFacultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas.

En sesin del 15 de mayo de 1995, el H. Consejo

Universitario transfiere al Instituto de Computacin como

dependencia adscrita al Vicerrectorado Acadmico.

La Facultad de Ciencias Informticas fue creada en

sesiones del H. Consejo Universitario del 12 de febrero y 21 de

mayo del 2001, con las escuelas de carrera terminal de

Ingeniera de Sistemas Computacionales y las Intermedias de

Analistas de Sistemas y Tecnlogos Programadores;

encargndose el Decanato y Sub decanato a los Ingenieros

Vicente Vliz Briones y Carlos Intriago Zambrano, en su orden.2

2

TOMADO EN: Historia de La FCI (En lnea), (s. f.), Disponible en:http://www.utm.edu.ec/facultades/Informatica/generalidades.htm


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9

El H. Consejo Universitario en sesin del 20 de agosto

del 2001, rectific la denominacin de las Escuelas antes

indicadas, con el siguiente tenor: "Crear la Facultad deCiencias Informticas con la Escuela de Carrera Terminal en la

especialidad de Ingeniera de Sistemas Computacionales, la

Escuela de Carreras Intermedias que otorgarn los ttulos de

Analistas de Sistemas y Tecnlogos Programadores; y, otras

que se crearen.

Los Directivos han logrado hacer de la Facultad deCiencias Informticas una Unidad con alto prestigio Acadmico

e Institucional, por la eficiencia, transparencia, calidad de la

educacin y organizacin de las actividades que en ella se

desarrollan, protagonizando el desarrollo regional y nacional.

La Facultad de Ciencias Informticas es una Unidad

Acadmica que forma profesionales altamente calificados.

2.1.1.1 MISIN

Forma profesionales eficientes en el campo de las

ciencias informticas, que con honestidad, equidad y

solidaridad, den respuestas a las necesidades de la sociedad

elevando su nivel de vida.

2.1.1.2 VISIN

Ser una unidad con alto prestigio acadmico, con

eficiencia, transparencia y calidad en la educacin, organizada

en sus actividades, protagonista del progreso regional y

nacional.


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2.2 MARCO TERICO

2.2.1 ROBTICA

En la industria se emplean ampliamente robots para

mejorar la productividad, donde pueden realizar tareas

montonas y complejas sin errores en su operacin, y tambin

pueden trabajar en ambientes intolerables para operadores

humanos. Un robot industrial maneja partes mecnicas quetienen formas y pesos particulares, por medio de al menos un

brazo, una articulacin y una mano, y la suficiente potencia

para realizar la tarea. Adems debe de poseer algunos

sensores.

A bajo nivel se instalan interruptores, mientras que a un

alto nivel los robots emplean medios pticos (como un sistemade televisin) para explorar el ambiente que los rodea,

reconocer imgenes y determinar la presencia y orientacin del

objeto. Estas tareas requieren de una computadora para el

procesamiento de seales consistente en el reconocimiento de

imgenes, en base a cdigos numricos asociados con dichas

imgenes.3

2.2.1.1 BREVE HISTORIA DE LA ROBTICA

El trmino robot fue introducido por el checo Karel

Capek en 1921, y viene de la combinacin de las palabras

3

TOMADO EN : Definiciones de Robots (En Lnea), Disponible en:http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/intro.htm


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11

checas robota que significa trabajo obligatorio y robotnik

que significa siervo.

La palabra robtica fue utilizada por primera vez por el

cientfico y escritor de ciencia ficcin Isaac Asimov en 1942. El

propuso las llamadas leyes de la robtica:

Ley 0: Un robot no puede realizar ninguna accin, ni por

inaccin permitir que nadie la realice, que resulte perjudicial

para la humanidad, aun cuando ello entre en conflicto con lasotras leyes.

Ley 1: Un robot no puede daar a un ser humano ni, por

inaccin, permitir que ste sea daado.

Ley 2: Un robot debe obedecer las rdenes dadas por

los seres humanos excepto cuando estas rdenes entren en

conflicto con las leyes anteriores.4

Ley 3: Un robot debe proteger su propia existencia hasta

donde est proteccin no entre en conflicto con las leyes

anteriores.

Los primeros robots industriales modernos fueron

denominados Unimates ydesarrollados a finales de la dcada

de los 50s y principios de los 60s por George Devol y Joe

Engelberger. En base a desarrollos posteriores Engelberger es

considerado como el padre de la robtica.

4TOMADO EN: Historia de Robtica (En Lnea), Disponible en:http://robotica.li2.uchile.cl/EL63G/capitulo1.pdf


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12

2.2.2 QU ES UN ROBOT?

La palabra robot fue usada por primera vez en el ao1921, cuando el escritor checo Karel Capek (1890 - 1938)

estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum's

Universal Robot (R.U.R.). Su origen es de la palabra eslava

robota, que se refiere al trabajo realizado de manera forzada.

La trama era sencilla: el hombre fabrica un robot, luego el robot

mata al hombre.

La mayora de los expertos en Robtica afirmara que es

complicado dar una definicin universalmente aceptada. Las

definiciones son tan dispares como se demuestra en la

siguiente relacin:

Ingenio mecnico controlado electrnicamente, capaz de

moverse y ejecutar de forma automtica acciones diversas,

siguiendo un programa establecido.

Mquina que en apariencia o comportamiento imita a las

personas o a sus acciones como, por ejemplo, en el movimiento

de sus extremidades

Un robot es una mquina que hace algo automticamente en

respuesta a su entorno.

Un robot es un conjunto de motores controlados por un

programa de ordenador.

2.2.2.1.1 ARQUITECTURA DE ROBOTS

La arquitectura estructura mecnica de un robot

determina tanto el espacio de trabajo como las prestaciones

que pueden esperarse de un robot. Por este motivo numerosos

estudios han intentado lograr estructuras que puedan sustituir


30/175

13

con ventaja a las tradicionales, al menos en determinadas

aplicaciones. A pesar de las numerosas propuestas realizadas,

ninguna de ellas se ha abierto camino de una manera clara enel mbito industrial.

Los denominados robots angulares acaparan casi la

mitad del mercado mundial y los ms novedosos robots

paralelos solamente representaban el 0.5% de los robots

instalados hasta 1997.

2.2.2.1.2 TIPOS DE ROBOTS

Los robots son entidades virtuales o mecnicas que se

utilizan para la realizacin de trabajos automticos y son

controlados por medio de computadoras.

A grandes rasgos se puede hablar de los siguientestipos de robots:5

Androides

Androide es el nombre que se le da a un robot

antropomorfo, es decir, que tiene forma o apariencia humana, y

adems imita algunos aspectos de su conducta de maneraautnoma. La palabra androide posee un origen etimolgico

griego, al estar constituido por andro (hombre) y eides (forma).

5TOMADO EN :Definiciones de Robtica e Inteligencia Artificial (En Lnea), Disponible en:

http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/intro.htm


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14

Un robot es una mquina o ingenio electrnico

programable, capaz de manipular objetos y realizar

operaciones antes reservadas solo a las personas.

Mviles

Los robots mviles estn provistos de ruedas u orugas

que los capacitan para desplazarse de acuerdo a su

programacin.

Elaboran la informacin que reciben a travs de suspropios sistemas de sensores y se emplean en determinado

tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el transporte

de mercancas en cadenas de produccin y almacenes.

Tambin se utilizan robots de este tipo para la

investigacin en lugares de difcil acceso o muy distantes,

como es el caso de la exploracin espacial y de las

investigaciones o rescates submarinos.

Industriales

Los robots industriales son artilugios mecnicos y

electrnicos destinados a realizar de forma automtica

determinados procesos de fabricacin o manipulacin.

Tambin reciben el nombre de robots algunos

electrodomsticos capaces de realizar varias operaciones

distintas de forma simultnea o consecutiva, sin necesidad de

intervencin humana, como los tambin llamados

procesadores, que trocean los alimentos y los someten a las

oportunas operaciones de coccin hasta elaborar un plato
http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/movil.htmhttp://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/industrial.htmhttp://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/industrial.htmhttp://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/movil.htm


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completo a partir de la simple introduccin de los productos

bsicos.

Mdicos

Los robots mdicos son, fundamentalmente, prtesis

para disminuidos fsicos que se adaptan al cuerpo y estn

dotados de potentes sistemas de mando. Con ellos se logra

igualar con precisin los movimientos y funciones de los

rganos o extremidades que suplen.

2.2.2.1.3 IMPACTO DE LA ROBTICA

La Robtica es una nueva tecnologa, que surgi como

tal, hacia 1960. Han transcurrido pocos aos y el inters que ha

despertado, desborda cualquier previsin. Quizs, al nacer la

Robtica en la era de la informacin, una propaganda

desmedida ha propiciado una imagen irreal a nivel popular y, aligual que sucede con el microprocesador, la mitificacin de

esta nueva mquina, que de todas formas, nunca dejara de ser

eso, una mquina.

EL auge de la Robtica y la imperiosa necesidad de su

implantacin en numerosas instalaciones industriales, requiere

el concurso de un buen nmero de especialistas en la materia.

La Robtica es una tecnologa multidisciplinar. Hace uso

de todos los recursos de vanguardia de otras ciencias afines,

que soportan una parcela de su estructura.

Destacan las siguientes:

Mecnica Cinemtica
http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/aplicaciones/medicina.htmhttp://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01/robotica/aplicaciones/medicina.htm


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Dinmica

Matemticas

Automtica Electrnica

Informtica

Energa y actuadores elctricos, neumticos e hidrulicos

Visin artificial

Sonido de mquinas

Inteligencia artificial.

Realmente la Robtica es una combinacin de todas las

disciplinas expuestas, ms el conocimiento de la aplicacin a la

que se enfoca, por lo que su estudio se hace especialmente

indicado en las carreras de Ingeniera Superior y Tcnica y en

los centros de formacin profesional, como asignatura prctica.

Tambin es muy recomendable su estudio en las facultades de

informtica en las vertientes dedicadas al procesamiento deimgenes, inteligencia artificial, lenguajes de robtica,

programacin de tareas entre otros.

Finalmente, la Robtica brinda a investigadores y

doctorados un vasto y variado campo de trabajo, lleno de

objetivos y en estado inicial de desarrollo.

2.2.2.1.4 ESTRUCTURA INTERNA DE UN ROBOT

Un robot est formado por: Sistema de control (sistema

nervioso) la funcin de este sistema es controlar las acciones

que ejecuta el robot de tal forma que pueda cumplir con la

tarea que le ha sido asignada y tomando en consideracin la

informacin del medio ambiente.


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18

Un efector corresponde a cualquier dispositivo que

afecte o modifique al medio ambiente. Ejemplos de efectores

robticos son piernas, ruedas, brazos, dedos y pinzas. Unefector robtico esta siempre bajo el control del robot.

2.2.3 ROBTICA EDUCATIVA

La robtica Educativa es una disciplina que tiene por

objeto la generacin de ambientes de aprendizaje basados

fundamentalmente en la actividad de los estudiantes.

El objetivo de la enseanza de la Robtica, es lograr

una adaptacin de los alumnos a los procesos productivos

actuales, en donde la Automatizacin (Tecnologa que est

relacionada con el empleo de sistemas mecnicos, electrnicos

y basados en computadoras; en la operacin y control de la

produccin. Sin embargo la robtica se considera un sistemaque va ms all de una aplicacin laboral. Algo que tambin

cabe mencionar en el estudio de la Robtica, es la gran

necesidad de una perfecta relacin entre el Software y el

Hardware del Robot, ya que los movimientos que realizar ste

Robot es un acoplamiento entre lo fsico y lo lgico.

La Robtica Educativa como un entorno tecnolgicopermite un uso creativo del aula y de los procesos de

enseanza-aprendizaje:) juega un rol muy importante.

Dado el carcter polivalente y multidisciplinario de la

robtica Educativa, sta puede ayudar en el desarrollo e

implantacin de una nueva cultura tecnolgica en todos los

pases, permitindoles el entendimiento, mejoramiento y

desarrollo de sus propias tecnologas.


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19

Uno de los principales objetivos de la robtica Educativa

es la generacin de entornos de aprendizaje basados

fundamentalmente en la actividad de los estudiantes. Es decir,ellos podrn concebir, desarrollar y poner en prctica diferentes

robots educativos que les permitirn resolver algunos

problemas y les facilitarn al mismo tiempo, ciertos

aprendizajes.

En otras palabras, se trata de crear las condiciones de

apropiacin de conocimientos y permitir su transferencia endiferentes campos del conocimiento. La robtica Educativa

privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado.

La induccin y el descubrimiento guiado se aseguran en

la medida en que se disean y se experimentan un conjunto de

situaciones didcticas construccionistas mismas que permitirn

a los estudiantes construir su propio conocimiento.6

2.2.3.1 CARACTERSTICAS DE LA ROBTICA EDUCATIVA

Principales caractersticas que ofrece la robtica

Educativa:

Integracin de distintas reas del conocimiento.

Operacin con objetos manipulables, favoreciendo el paso delo concreto hacia lo abstracto.

Apropiacin por parte de los estudiantes de distintos lenguajes

(grfico, icnico, matemtico, natural,) como si se tratara del

lenguaje matemtico.

Operacin y control de distintas variables de manera sncrona.

El desarrollo de un pensamiento sistmico y sistemtico.

6TOMADO EN:Definicin Robtica Educativa(En lnea)Disponible en:http://es.wikipedia.org/wiki/Robtica


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20

Construccin y prueba de sus propias estrategias de

adquisicin del conocimiento mediante una orientacin Educativa.

Creacin de entornos de aprendizaje. El aprendizaje del proceso cientfico y de la representacin y

modelizacin matemticas.

Creacin de un ambiente de aprendizaje ldico y heurstico.

Los robots educativos son instrumentos de laboratorio que

funcionan cual perifricos (bidireccionales) de una computadora

con el objetivo de provocar aprendizajes en los estudiantes

adoptando como metodologa la experimentacin. Los estudiantes aprenden a concebir, manipular, controlar,

operar y trabajar con materiales tecnolgicos (robots educativos).

2.2.4 BLUETOOTH

Bluetooth es un estndar empleado en enlaces de radio

de corto alcance, destinado para reemplazar el cableado

existente entre dispositivos electrnicos como telfonos

celulares, asistentes personales digitales, computadoras y

muchos otros dispositivos ya sea en el hogar, en la oficina, en

el auto entre otros.

La tecnologa empleada permite a los usuarios

conexiones instantneas de voz y datos entre variosdispositivos en tiempo real.

El modo de transmisin empleado, asegura proteccin

contra interferencias y seguridad en el envo de datos.

Entre sus principales caractersticas, pueden nombrarse

su robustez, baja complejidad, consumo y costo.
http://www.alegsa.com.ar/Notas/86.phphttp://www.alegsa.com.ar/Notas/86.php


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El radio Bluetooth es un pequeo microchip que opera

en una banda de frecuencia disponible mundialmente. Pueden

realizarse comunicaciones punto a punto y punto multipunto.7

2.2.4.1 TRANSMISIN DE DATOS

Bluetooth est diseado para usar saltos de frecuencias

lo que permite tener conexiones robustas, lo cual es una

ventaja muy grande porque permite ayudar a losproblemas de

interferencia y a su vez acrecienta seguridad.8

Esta transmisin puede ser realizada de manera

sncrona o asncrona. El mtodo sncrona es orientado a

conexin de voz que es conocido como SCO, y la conexin

asncrona que es utilizada para la transmisin de datos y es

conocida como ACL.

7TOMADO EN:Definiciones de Tecnologa Bluethooth (En Linea), Disponible en:

http://html.rincondelvago.com/tecnologia-bluetooth.html8TOMADO EN :Definiciones de Tecnologa Bluethooth (En Linea), Disponible en:http://www.monografias.com/trabajos43/bluetooth/bluetooth2.shtml
http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANThttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANT


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22

CAPITULO III

3.1 ANLISIS Y ESPCIFICACIONES TCNICAS DEL

HARDWARE UTILIZADO

3.1.1 LEGO MINDSTORMS NXT

La plataforma robtica que se utiliz para desarrollaresta tesis es el Lego Mindstorms Nxt, complementados a una

cmara inalmbrica para el procesamiento de imgenes.

Figura N3:LegoMindstormsNxt

Fuente:Autores de la tesis, 2012


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23

3.1.1.1 HISTORIA LEGO MINDSTORMS NXT

LEGO, cuyo nombre viene de las palabras en dans"leggodt" ("jugar bien"), y de Mindstorms (tormentas de

ideas).Todo empez en el MIT (Instituto Tecnolgico de

Massachusetts, dnde se empezaron las investigaciones sobre

microcontroladores, que fuesen fcilmente programables, y se

conectasen a sensores y actuadores.

All surgieron los primeros controladores programables,

fueron diseados para jvenes y estudiantes, para que

pudiesen hacer sus primeras ideas en el mundo de la

robtica.9.

La compaa LEGO lanz en 1998 al mercado el kit

Robotics Invention System 1.0, un sistema basado en un

microcontrolador denominado RCX. En el 2006 Lego lanzo el

nuevo modelo, el NXT.

3.1.1.2 QU ES LEGO MINDSTORMS?

Lego Mindstorms es una plataforma para el diseo y

desarrollo de robots, que sigue la filosofa de la marca LEGO,

armar y construir todo tipo de objetos simplemente uniendo

bloques interconectables. Pues eso es LEGO Mindstorms,

El bloque central es un microcontrolador, al que se le ha

aadido un cscara de ladrillo con forma de LEGO. La

conexin de sensores y actuadores es muy sencilla, por simple

presin en cualquiera de las puertas y en cualquier posicin.

9TOMADO:Historia del Lego NxtMindstorms (En Linea), Disponible en:http://ladrillikos.wikidot.com/introduccion-a-lego-mindstorms


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Las piezas de Lego tienen mltiples formas y tamaos,

lo que nos permite construir diversas estructuras, usando los

bloques como ladrillos o vigas.Mediante un PC, se realiza laprogramacin del ladrillo, usando diferentes programas y

lenguajes.

3.1.1.3 POR QU USAR LEGO - MINDSTORMS?

Las principales ventajas y desventajas de utilizar Lego.

Ventajas:

o Fcil de Armar y Desarmar, no es necesario usar soldadura, ni

tornillo. Todo lo que se arma se puede desarmar rpidamente.

o Adems, eso permite usar las piezas en mltiples diseos

distintos.

o Muy extendido por todo el mundo, lo que permite encontrargran cantidad de informacin e ideas por Internet, diseos y

soluciones.

o No es un pack cerrado, es decir, se puede comprar ms

ampliaciones de lego, adquirir piezas deterioradas o perdidas,

o aadir piezas realizadas manualmente, como por ejemplo,

sensores o motores, e incluso circuitos neumticos.

o Mltiples posibilidades y lenguajes de programacin, desde elnivel ms bsico e intuitivo, uso de lenguajes conocidos como

C o Java, utilizacin de Linux, adems podemos programar en

lenguaje grfico.

o Indicado para entornos educativos, desde colegios a

universidades, pues se puede aprender de forma fcil tanto

mecnica como electrnica.


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25

Desventajas:

o La principal desventaja de LEGO es su estructura. Estformada por bloques de LEGO, que se unen por simple

presin, se pueden aadir elementos de refuerzo y sujecin,

pero para diseos exigentes.

o No es recomendable golpes, cadas, pueden debilitar

rpidamente la estructura, llegando a desarmar el robot.o No se pueden construir estructuras circulares, pues el

controlador y todas las piezas de LEGO son rectangulares.10

o El NXT, se alimentan mediante seis pilas AA R6, que deben

ser colocadas dentro del ladrillo. Esto obliga a disear el robot

con la necesidad de acceder directamente al bloque, para

poder cambiar las pilas, limitando la construccin del robot.

3.1.1.4 COMPONENTES DEL LEGO MINDSTORMS NXT 2.0

Los componentes ms importantes son los siguientes:

o Microprocesador ARM7 de 32 bits, con 256 Kbytes de memoria

FLASH y 64 Kbytes de memoria RAM para la programacin

o Microprocesador AVR de 8 bits, con 4 Kbytes de memoria

FLASH y 512 Kbytes de memoria RAM. para los dispositivos

de entrada y salidas.

o Comunicacin Inalmbrica Bluetooth.o Puerto USB 2.0.

o Cuatro puertos de entradas (1, 2, 3 y 4 donde deben

conectarse los sensores).

o Tres puertos de salidas (A, B y C en donde deben conectarse

los motores).

o Una pantalla LCD grfica de 100x64 pxeles.

10TOMADO:Lego NxtMindstorms (En Lnea), Disponible en:http://complubot.educa.madrid.org/inicio.php?seccion=principal


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o Un altavoz de sonido de 8 KHz.

o Fuente de alimentacin: Batera de litio recargable o seis

bateras AA.o Un adaptador de corriente.

3.1.1.5 LADRILLO NXT

Figura N4: LadrilloNxt

Fuente:www.robotica.li2.uchile.com,2012


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Figura N5: Pantalla LCD

Fuente:www.robotica.li2.uchile.com,2012

Tiene cuatro botones en la parte superior para utilizar los

programas que se han instalado, los mismos que sern

configurados y ejecutados.11

Se visualiza en la pantalla el estado de los sensores y se

crean pequeos programas sin necesidad de utilizar elordenador y programas adicionales. El botn de color naranja

tiene como funciones el encendido (ON), la confirmacin de

acciones (Enter) y el comenzar (Start). Las flechas de color gris

son para desplazarse por los mens y el rectngulo gris oscuro

es para limpiar la pantalla (Clear) y volver atrs (Go back).

11TOMADO:Lego NxtMindstorms (En Lnea), Disponible en:http://mindstorms.lego.com/


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Mediante una pantalla grfica de LCD de 1000 x 64 pxel

blancos y negros, con un rea de visin de 26 x 40,6 mm se

maneja el NXT de una manera muy sencilla. El LCD se controlamediante un Ultra Chip 1601 que se conecta mediante un bus

SPI de 2 MHz de velocidad, al ARM7. Lo que se visualiza en el

display est almacenado en memoria como si fuera un array

bidimensional (X, Y) y se actualiza cada 17 ms.

Emiten sonidos, pues tambin incluye un altavoz con

un sistema de sonidode 8 bits de resolucin, 8 Khz. de calidad

de sonido, soportando una frecuencia de muestreo entre 2 y

16 kHz. La seal de salida es una seal PWM controlada por el

microprocesador ARM7. Para interactuar con el exterior, est

compuesto por 8 puertos de entrada/salida que se unen

mediante conectores muy similares a los de tipo telefnico.

Tienen 6 hilos pero tienen la ranura a la derecha en vez

de en el medio como el del telfono.

Figura N6: Conector de Puertos RJ12

Fuente:http://philohome.com/nxtplug/nxtplug.htm,2012

Los puertos de salida son el A, el B y el C y son para los

motores. La siguiente figura lo muestra.
http://philohome.com/nxtplug/nxtplug.htmhttp://philohome.com/nxtplug/nxtplug.htmhttp://philohome.com/nxtplug/nxtplug.htm


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Figura N7: Puertos de Salida de los motores del Lego Mindstorms

Fuente: www.MINDSTORMSeducation.com, 2012

Los puertos de entrada son el 1, el 2, el 3 y el 4 y sonpara los sensores. La siguiente figura lo muestra.

Figura N8: Puertos de Entrada de los sensores del Lego Mindstorms

Fuente:www.MINDSTORMSeducation.com,2012

El puerto 4 puede funcionar como un puerto de alta

velocidad, un RS485 est implementado en el interior del puerto

permitiendo una comunicacin bidireccional de alta velocidad.

Tambin consta de un puerto USB de gran velocidad (12Mbits/s)

que se encuentra al lado de los puertos de salida.13

Figura N9:Puerto USB

http://www.mindstormseducation.com/http://www.mindstormseducation.com/http://www.mindstormseducation.com/http://www.mindstormseducation.com/http://www.mindstormseducation.com/http://www.mindstormseducation.com/


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Como fuente de alimentacin podemos utilizar 6 pilas AA

o una batera recargable de litio, que se conecta en la parte

inferior del mdulo NXT.

Figura N10: Bateras Recargables


A continuacin se muestra un diseo donde se

representan los componentes del controlador y su interconexin

con otros componentes:
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Figura N 11:Diagrama del Nxt


3.1.1.6 SERVOMOTORES

Los motores LEGO son de corriente continua e imn se

basan en su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo

electromagntico y creadas al hacer circular una corriente elctrica a

travs de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente

circular y denominada estator, se mantiene en una posicin

mecnica fija y en su interior, bajo la influencia del campo

electromagntico, se coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por

una corriente y capaz de girar sobre su eje, esta ltima busca la

posicin de equilibrio magntico, es decir, orientar sus extremos

NORTE-SUR hacia los extremos SUR-NORTE respectivamente.

Cuando el motor alcanza esta posicin de equilibrio, el estator

cambia la orientacin de sus extremos, aquel tratar de buscar la
http://www.mindstormseducation.com/http://www.mindstormseducation.com/http://www.mindstormseducation.com/


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nueva posicin de equilibrio; manteniendo dicha situacin de manera

continuada, se conseguir un movimiento giratorio y continuo del

rotor y a la vez la transformacin de una energa elctrica en otramecnica en forma de movimiento circular.12

Los tres servomotores interactivos le proporcionan al robot

la capacidad de moverse. Todos los servomotores interactivos

disponen de un sensor de rotacin integrado. La retroaccin

rotacional le permite alNXT controlar los movimientos de forma muy

precisa.

El sensor de rotacin integrado mide las rotaciones del

motor en grados (precisin de +/- un grado) o en rotaciones

completas.Una rotacin son 360 grados, por lo tanto el motor para

que gire 180 grados, la pieza central de la rueda realizar medio

giro.

Figura N 12: Vista Interna del Motor Nxt


12TOMADO:Lego NxtMindstorms (En Linea), Disponible en:www.philohome.com/motors/motorcomp.html


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33

3.1.1.7 SENSOR UTILIZADO

Un sensor es un dispositivo empleado para medir

condiciones del ambiente, en el que se desenvuelven los robots.

Utiliza un fenmeno fsico o qumico dependiente de la naturaleza

y el valor de la magnitud fsico qumica a medir, lo cual permite la

transduccin del estmulo a una seal utilizada directa o

indirectamente como medida.13

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes

tipos de materiales, con el objetivo de enviar una seal y permitir

que contine un proceso.

3.1.1.7.1 SENSOR ULTRASNICO

Este sensor permite al robot ver, reconocer objetos, evitar

obstculos, medir distancias y detectar movimientos, mide la

distancia calculando el tiempo que demora una onda de sonido en

golpear un objeto y volver, al igual que un eco. Su principal

funcin es detectar las distancias y el movimiento de un objeto

que se interponga en el camino del robot, mediante el principio de

la deteccin ultrasnica

Este sensor es capaz de detectar a una distancia entre 0

a 255 Cm, con una precisin relativa del +/- 3 Cm.

13TOMADO:Lego NxtMindstorms (En Lnea), Disponible en:http://mindstorms.lego.com/


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Figura N 13:Sensor Ultrasnico


Mediante el principio del eco, el sensor es capaz de recibir

la informacin de los distintos objetos que se encuentren en el

campo de deteccin, teniendo un mejor reflejo del eco los

elementos planos que las curvas como esferas u otros elementos

similares.

3.1.2 CAMARA INALMBRICA

La cmara inalmbrica le permite la visualizacin de lasimgenes en tiempo real durante el desplazamiento del Lego

Mindstorms NXT

La cmara inalmbrica espa tiene las siguientes

especificaciones tcnicas:


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Elemento de imagen: Sensor cmos color de 1/3

Resolucin: 380 lneas de tv.

Salida de video: 75 Ohms Salida de Audio: 10 KOhms

Iluminacin mnima: 3 lux

Micrfono: Incorporado en cmara

Figura N 14: Cmara Inalmbrica

Fuente:www.Mercadolibre.com, 2012


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36

CAPITULO IV

4.1 ENTORNOS DE PROGRAMACIN PARA LEGO

MIDNSTORMS

4.1.1 ENTORNOS DE PROGRAMACIN

El bloque del Lego Mindstorms como un producto de

hardware y software integrado, puede ser programado con varias

interfaces, pero todos logrando el mismo fin. Existen varios

lenguajes para programar el Lego NXT, como lo son:

o NXC: Lenguaje parecido a C.

o LEJOS NXJ: Lenguaje para java.

o LabVIEW: Se pueden desarrollar nuevos bloques.

o NBC: Lenguaje ensamblador.o MATLAB y Simulink: Para controlar el robot va

bluetooth.

o Visual C Shrap #

Como se menciona anteriormente el lego Mindstorms

puede trabajar en base a sistemas desarrollados bajo cualquiera

delas plataformas de software antes detallados. Para el objetivo y

desarrollo del sistema de procesamiento de imgenes en tiempo

real y evitando obstculos se utiliz el programa de matrices

Matlab 2008 y Visual C Sharp #.

4.1.1.1 MATLAB

Matlab es un lenguaje de alto funcionamiento para

computacin tcnica, Este integra computacin, visualizacin, y
http://es.wikipedia.org/wiki/Hardwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Hardware


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programacin, en un entorno fcil de usar donde los problemas y

las soluciones son expresados en la ms familiar notacin

matemtica. Los usos ms familiares de Matlab son:

Matemtica y Computacin

Desarrollo de algoritmos

Modelamiento, simulacin y prototipado

Anlisis de datos, exploracin y visualizacin

Graficas cientficas e ingenieriles

Desarrollo de aplicaciones, incluyendo construccin de

interfaces graficas de usuario

MATLAB es un sistema interactivo cuyo elemento bsico

de almacenamiento de informacin es la matriz, que tiene una

caracterstica fundamental y es que no necesita

dimensionamiento. Esto le permite resolver varios problemas de

computacin tcnica especialmente aquellos que tienenformulaciones matriciales y vectoriales en una fraccin de tiempo

similar al que se gastara cuando se escribe un programa en un

lenguaje no interactivo como C o FORTRAN.14

4.1.1.1.1 MATLAB 2008

Matlab es un programa de gran aceptacin en ingeniera

destinado realizar clculos tcnicos cientficos y de propsitogeneral. En l se integran operaciones de clculo, visualizacin y

programacin, donde la interaccin con el usuario emplea una

notacin matemtica clsica.

14TOMADO:Matlab(En Lnea), Disponible en:http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/estudiantes/ocala/matlabTut/acerca.php


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38

COMPONENTES DE MATLAB 2008

Matlab consta de cinco partes fundamentales:

Entorno de desarrollo. Se trata de un conjunto de

utilidades que permiten el uso de funciones Matlab y _cheros en

general. Muchas de estas utilidades son interfaces grficas de

usuario. Incluye el espacio de trabajo Matlab y la ventana de

comandos.

La librera de funciones matemticas Matlab.Se trata

de un amplio conjunto de algoritmos de clculo, comprendiendo

las funciones ms elementales como la suma, senos y cosenos o

la aritmtica compleja, hasta funciones ms sostificadas como la

inversin de matrices, el clculo de autovalores, funciones de

Bessel y transformadas rpidas de Fourier.

Grficos. Matlab dispone de un conjunto de utilidades

destinadas a visualizar vectores y matrices en forma de grficos.Existe una gran cantidad de posibilidades para ajustar el aspecto

de los grficos, destacando la visualizacin tridimensional con

opciones de iluminacin y sombreado, y la posibilidad de crear

animaciones.

El interfaz de aplicacin de Matlab (API).Consiste en

una librera que permite escribir programas ejecutables

independientes en C y otros lenguajes, accediendomedianteDLLs, a las utilidades de clculo matricial de Matlab.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Lenguaje de alto nivel para clculo tcnico.

Entorno de desarrollo para la gestin de cdigo, archivos

y datos.


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39

Herramientas interactivas para exploracin, diseo y

resolucin de problemas iterativos.

Funciones matemticas para lgebra lineal, estadstica,anlisis de Fourier, filtraje, optimizacin e integracin

numrica.

Funciones grficas bidimensionales y tridimensionales

para visualizacin de datos.

Herramientas para crear interfaces grficas de usuario

personalizadas

Funciones para integrar los algoritmos basados enMATLAB con aplicaciones y lenguajes externos, tales

como C/C++, FORTRAN, Java, COM y Microsoft Excel.

EL ENTORNO DE TRABAJO DE MATLAB

El entorno de trabajo de MATLAB es muy grfico e intuitivo,

similar al de otras aplicaciones profesionales de Windows.

Los componentes ms importantes del entorno de trabajo de

MATLAB 2008 son las siguientes:

El Escritorio de Matlab (Matlab Desktop), que es la

ventana o contenedor de mximo nivel en la que se

pueden situar los dems componentes.

Los componentes individuales, orientadas a tareasconcretas, entre las que se puede citar:

La ventana de comandos (CommandWindow)

La ventana histrica de comandos (CommandHistory)

El espacio de trabajo (Workspace)

La plataforma de lanzamiento (LaunchPad)

El directorio actual (CurrentDirectory)

La ventana de ayuda (Help) El editor de ficheros y depurador de errores


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Figura N 15 Entorno de Matlab

Elaboracin:Autores de la tesis, 2012

EDITOR DE MATLAB

Matlab es un entorno de desarrollo que cuenta con supropio lenguaje de alto nivel, por lo que puede manipular archivos

propios, que en este caso corresponden a los M-files (archivos

con extensin .m).15

El Editor de Matlab es una herramienta en la que se le

pueden escribir de forma sencilla archivos tipo M-files. Los

archivos M-files contienen las secuencias de comandos, loscuales sern ejecutados (interpretados para ser ms preciso),

cuando en la ventana de comandos se haga el llamado respectivo

al archivo *.m

15TOMADO:Matlab(En Lnea), Disponible en:http://virtualaxia.blogspot.com/2009/01/tutorial-matlab-para-principiantes.html
http://virtualaxia.blogspot.com/2009/01/tutorial-matlab-para-principiantes.htmlhttp://virtualaxia.blogspot.com/2009/01/tutorial-matlab-para-principiantes.html


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Figura N 16: Editor de Matlab


4.1.1.2 VISUAL STUDIO 2008 (C#)

Microsoft Visual Studio es un entorno de desarrollo

integrado (IDE, por sus siglas en ingls) para sistemas operativos

Windows.Soporta varios lenguajes de programacin tales como

Visual C++,Visual C#,Visual J#,16ASP.NET yVisual Basic .NET,

aunque actualmente se han desarrollado las extensiones

necesarias para muchos otros.

Visual Studio 2008 provee una serie de herramientas

para desarrollo, as como caractersticas de debugging,

funcionalidad en base de datos y caractersticas innovadoras

para la creacin de aplicaciones en una variedad de plataformas.

16TOMADO: Visual Studio(En Linea), Disponible en:http://es.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Visual_Studio
http://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollo_integradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollo_integradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_C%2B%2Bhttp://es.wikipedia.org/wiki/C_sharphttp://es.wikipedia.org/wiki/ASP.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/ASP.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/ASP.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic_.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic_.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/ASP.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/C_sharphttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_C%2B%2Bhttp://es.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollo_integradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollo_integrado


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Visual Studio 2008 incluye realces como un diseador

visual para desarrollo rpido con el .NET Framework 3.5, esto

ayuda mucho a los que desarrollan en web por que se incluyenlas caractersticas de Microsoft Expresin Web, Visual Studio

2008 provee a desarrolladores con todas las herramientas y el

framework el poder crear aplicaciones web con el soporte de

AJAX.

Visual Studio 2008 proporciona un nuevo lenguaje de

consultas integrado para el manejo de la informacin, el cual sellama Microsoft Language Integrated Query (LINQ), que hace la

vida ms fcil para programadores individuales para poder

construir soluciones que analicen y acten sobre la informacin.

Visual Studio 2008 tambin facilita a desarrolladores la

habilidad de poder escoger entre mltiples versiones del

Framework con el mismo entorno de desarrollo, como en .NET

Framework 2.0, 3.0 o 3.5, que soporta una gran variedad de

proyectos en la versin X en la misma plataforma.


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Figura N 17: Entorno de Visual Studio 2008


COMO TRABAJA VISUAL C#

Microsoft Visual C# es un lenguaje de programacindiseado para crear una amplia gama de aplicaciones que se

ejecutan en .NET Framework. C# es simple, eficaz, con seguridad

de tipos y orientado a objetos. Con sus diversas innovaciones, C#

permite desarrollar aplicaciones rpidamente y mantiene la

expresividad y elegancia de los lenguajes de tipo C.

Visual Studio admite Visual C# con un editor de cdigocompleto, plantillas de proyecto, diseadores, asistentes para

cdigo, un depurador eficaz y fcil de usar, adems de otras

herramientas.

La biblioteca de clases .NET Framework ofrece acceso a

una amplia gama de servicios de sistema operativo y a otras

clases tiles y adecuadamente diseadas que aceleran el ciclo de

desarrollo de manera significativa.


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VISUAL C # ORIENTADO A LEGO NXT MINDSTORMS

VISUAL C # utiliza bibliotecas de clases y libreraspropias para el control del Lego Mindstorms NXT de los motores

y sensores.

Las libreras que se utilizan para la aplicacin son lassiguientes:

USING SYSTEM.COLLECTIONS.GENERIC

El espacio de nombres System.Collections.Generic

contiene interfaces y clases que definen colecciones genricas,

permitiendo que los usuarios creen colecciones con

establecimiento inflexible de tipos para proporcionar una mayor

seguridad de tipos y un rendimiento mejor que los de las

colecciones no genricas con establecimiento inflexible de tipos.

USING SYSTEM

El espacio de nombres System contiene clases

fundamentales y clases base que definen tipos de datos de

referencia y de valor de uso frecuente, eventos y controladores de

eventos, interfaces, atributos y excepciones de procesamiento.

USING SYSTEM.COLLECTIONS.GENERIC

El espacio de nombres System.Collections.Generic

contiene interfaces y clases que definen colecciones genricas,

permitiendo que los usuarios creen colecciones con

establecimiento inflexible de tipos para proporcionar una mayor

seguridad de tipos y un rendimiento mejor que los de las

colecciones no genricas con establecimiento inflexible de tipos.


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USING SYSTEM.COMPONENTMODEL

El espacio de nombres System.ComponentModelproporciona clases que se utilizan para implementar el

comportamiento en tiempo de ejecucin y tiempo de diseo de los

componentes y controles.

USING SYSTEM.DATA

El espacio de nombres System.Data proporciona accesoa las clases que representan la arquitectura de ADO.NET.

ADO.NET le permite generar componentes que administran

eficazmente los datos de varios orgenes de datos.

USING SYSTEM.DRAWING

El espacio de nombres System.Drawing proporcionaacceso a funcionalidad de grficos bsica de GDI+. Ofrecen una

funcionalidad ms avanzada en los espacios de nombres

System.Drawing.Drawing2D, System.Drawing.Imaging y

System.Drawing.Text.

USING SYSTEM.LINQ

El espacio de nombres System.Linq proporciona clases e

interfaces que admiten consultas que utilizan Language-

IntegratedQuery (LINQ).
http://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.drawing.drawing2d%28v=vs.80%29.aspxhttp://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.drawing.imaging%28v=vs.80%29.aspxhttp://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.drawing.text%28v=vs.80%29.aspxhttp://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.drawing.text%28v=vs.80%29.aspxhttp://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.drawing.imaging%28v=vs.80%29.aspxhttp://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.drawing.drawing2d%28v=vs.80%29.aspx


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USING SYSTEM.TEXT

El espacio de nombres System.Text contiene clases querepresentan codificaciones de caracteres ASCII, Unicode, UTF-7,

y UTF-8; clases base abstractas para la conversin de bloques de

caracteres en bloques de bytes y viceversa; y una clase auxiliar

que manipula y da formato a objetosString sin necesidad de crear

instancias intermedias de String.

USING SYSTEM.WINDOWS.FORMS

System.Windows.Forms contiene clases para crear

aplicaciones para Windows que aprovechan todas las ventajas de

las caractersticas de la interfaz de usuario disponibles en el

sistema operativo Microsoft Windows.

USING AFORGE.VIDEO

AFORGE.VIDEO contiene diferentes clases, que

proporcionan acceso a los datos de vdeo.

USING AFORGE.VIDEO.DIRECTSHOW

La biblioteca AForge.Video.DirectShow contiene clases

que permiten acceder a fuentes de vdeo utilizando la interfaz

DirectShowcmaras web USB, dispositivos de captura, los

archivos de vdeo entre otros.
http://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.string%28v=vs.80%29.aspxhttp://msdn.microsoft.com/es-es/library/system.string%28v=vs.80%29.aspx


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USING SYSTEM.THREADING

El espacio de nombres System.Threading proporcionaclases e interfaces que permiten la programacin multiproceso.

Adems de clases para la sincronizacin de actividades de

subprocesos y el acceso a datos.

USING WINUSBWRAPPER

WinUSWrapperesunabiblioteca.NET que proporciona unfcil acceso a la API de WinUSB de C #, VB.NET y otros. NET.

WinUSBWrapper es una API de modo de usuario disponible para

Windows XP, Vista y 7 permitiendo el acceso de bajo nivel para

dispositivos USB, como las transferencias de control y de la

lectura y la escritura en los puntos finales.

USING NKH.MINDSQUALLS

MindSqualls es una librera desarrollada en C# que

permite controlar el robot desde cualquiera de los programas .Net.

Ofrece soporte para sensores especializados, su licencia es

freeware.

El MindSqualls API v1.0 implementa:

Bluetooth de comunicacin desde y hacia el robot NXT

Proporciona al programador, un enlace bluetooth

bsicos para el NXT, o encapsulado en la clase

NxtBrick.

Todos los sensores de NXT, incluyendo el sensor de

ultrasonidos.

NXT motores incluyendo soporte para sincronizar el

motor de pares.


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NXTBRICK

La clase NxtBrick permite manipular con Lego Mindstorms

NXT dispositivo, configuracin, obtener informacin sobre los

sensores de sus motores de los valores y la recuperacin de

informacin genrica sobre el ladrillo NXT.

NXTPOLLABLE

Implementa un dispositivo de pollable para el ladrillo NXT.

Es decir, un dispositivo que puede medir algo.

NXTMOTOR

Implementa un motor de NXT.

NXTULTRASONIC SENSOR

Implementa el sensor de ultrasonidos. Lecturas en

unidades de cm.


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4.1.2 PROCESAMIENTO DE COLORES EN IMGENES

UTILIZANDO UNA CMARA INALMBRICA Y EVITANDO

OSTCULOS EN UN LABERINTO.

El sistema informtico de procesamiento de imgenes del

LEGO MINDSTORMS ha sido desarrollado con la finalidad de

permitir los movimientos autnomos del mismo, guiado a travs

del procesamiento de imgenes mediante la idea de visin

robtica desplazndose en un entorno especfico evadiendo

obstculos.

La aplicacin contiene las siguientes funciones:

Un aplicacin realizada en VISUAL STUDIO CSHARP (C #),

donde se utiliz libreras propias para operar de una manera

inalmbrica la plataforma robtica, este entorno de programacin

viene integrado en VISUAL STUDIO 2008, As mismo utilizamos

el entorno de programacin de MATLAB 2008 para desarrollar el

cdigo que permite capturar la imagen que se est visualizando

por la cmara inalmbrica, la misma que es procesada,

obteniendo el resultado del color que capt la imagen, estos

resultados son generados en un archivo plano de extensin .txt, el

mismo que Visual C# lo extrae para tomar sus datos y poder

ejecutar dichos resultados conjuntamente con los movimientos

autnomos de los servomotores del LEGO NXT, donde se cumple

con el objetivo de esta aplicacin, que a travs de los colores que

se capta en la imagen tomada por la cmara ensamblada en la

plataforma robtica se vaya desplazando segn la consigna

asignada a cada color especifico que puede encontrar dentro del

espacio determinado, en este caso se desplazar en un laberinto.


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Figura N 18 Laberinto donde se desplaza el Lego Mindstorms.

Fuente:Autores de la tesis, 2012


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CAPITULO V

5.1 BENEFICIARIOS

Este nuevo mecanismo de control robtico aument el inters en los

involucrados de la Facultad de Ciencias Informticas. Los materiales y

equipos implementados aumentaron el conocimiento en estas reas,

siendo el Laboratorio de Sistemas Lgicos Microprogramables,

docentes, estudiantes, quienes se beneficiaron con el desarrollo de

este sistema.

Podemos clasificar en dos grupos principales de beneficiarios:

5.1.1 BENEFICIARIOS DIRECTOS

Facultad de Ciencias Informticas

Laboratorio de Sistemas Lgicos Microprogramables

Docentes

Personal Estudiantil

Investigadores y Desarrolladores de la Tesis

5.1.2BENEFICIARIOS INDIRECTOS

Egresados y Profesionales de la Carrera de Ingeniera en

Sistemas La colectividad Portovejense y Manabita en general.


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5.2 METODOLOGA

La metodologa para llevar a cabo el desarrollo de la tesis, se

estructur en tcnicas de recoleccin de datos ya conocidas, las cuales

permitieron obtener informacin necesaria, las mismas que se

aplicaron para ayudar a conocer las necesidades y perspectivas para la

facultad.

Las metodologas que se utilizaron son las siguientes:

5.2.1 MTODOS

Investigativo, en el proceso de indagacin de soluciones aplicadas

en los programas utilizados.

Participativo, con la aportacin y colaboracin de cada una de las

integrantes, para llevar a cabo su ejecucin y culminacin. Marco Lgico, gua y herramienta necesaria que permiti organizar

las actividades en los tiempos establecidos, conjuntamente con el

recurso humano y econmico disponible.

5.2.2 TCNICAS

Observacin, al visualizar la plataforma mvil existente, analizando

su funcionalidad y su estructura.

Entrevistas, realizadas a los docentes involucrados en el

Laboratorio de Sistemas Lgicos Microprogramables, para obtener

informacin y opiniones sobre el sistema implementado.


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5.2.3 INSTRUMENTOS

Matriz de involucrados

rbol de Problemas

rbol de Objetivos

rbol de Alternativas

Matriz de Marco Lgico

Cmara de video

Cuaderno de notas


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GRUPOS /

INSTITUCIONESINTERESES

PROBLEMAS

PERCIBIDOS

RECURSOS Y

MANDATOSINTERESES DELA TESIS

CONFLICTOS

POTENCIALES

AUTORIDADES DE

LA UNIVERSIDAD

TCNICA DE

MANAB

Fortalecer el rea investigativa

al proponer mtodos

involucrando el procesamiento

de imgenes en controladores

robticos. Como incentivo para

futuros estudiantes egresados

Ausencia de dispositivos

robticos que involucren el

procesamiento de

imgenes en el laboratorio

de sistemas lgicos

microprogramables

Autoridades,

Docentes y

personal de la

Facultad de

Ciencias

Informticas.

Innovar significativamente enproyectos de tesis que

involucren investigacin y el

mejoramiento institucional de la

Facultad.

No hay

Limitacin.

AUTORES DE LA

TESIS

Favorecer al desarrollo y

crecimiento de nuestra

Facultad, demostrando lo

aprendido durante los aos de

estudio, as mismo

involucrndonos en otras reas

investigativas que permitanbuscar soluciones relacionadas

al campo robtico.

Carencia de dispositivos

robticos, los cuales

mantienen las actividades

y funciones bsicas que

realiza cada controlador

existente en el laboratorio

de sistemas lgicos

microprogramables

.

Humanos

Tecnolgicos

Econmicos

Adquirir mini cmaras

necesarias con caractersticas

ptimas, para realizar la

implementacin de los

dispositivos (hardware),

conjuntamente con la

aplicacin (software) y cumplir

las actividades de

procesamiento de imgenes en

un robot mvil.

Factor

Econmico

5.3. Matriz de Involucrados


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GRUPOS /

INSTITUCIONESINTERESES

PROBLEMAS

PERCIBIDOS

RECURSOS Y

MANDATOS

INTERESES DEL

PROYECTO

CONFLICTOS

POTENCIALES

DOCENTES DE LA

FACULTAD DECIENCIAS

INFORMTICAS

Mejorar tecnolgicamente al

implementar los dispositivos

necesarios tanto en hardware y

software para la realizacin de

movimientos autnomos en unrobot mvil por medio de una

aplicacin, utilizando un medio

inalmbrico.

En el laboratorio de

Sistemas Lgicos

Microprogramables, los

controladores robticos norealizan sus actividades

mediante el procesamiento

de imgenes en la prctica

demostrativa.

Humanos

Colaborar con la adquisicin de

dispositivos necesarios tanto en

hardware y software para

implementar la conexin

inalmbrica que permitan la

comunicacin entre la

informacin obtenida por la

Minicmara procesadora de

imgenes hacia la aplicacin.

No hayLimitacin.

ESTUDIANTES DE

LA FACULTAD DE

CIENCIAS

INFORMTICAS

Brindar y obtener nuevos

conocimientos, referentes al

nivel de enseanza dentro del

rea de la robtica educativa,

contando con herramientas

adecuadas para su

aprendizaje.

Pocos trabajos y proyectos

encaminados al campo

robtico, lo que limita

competir acadmicamente

con otras universidades.

Humanos

Materiales

Emplear nuevas herramientas

que permitan que los

controladores robticos realicen

diferentes actividades por

medios inalmbricos y

procesando imgenes.

No hay

limitacin.

Poco inters


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5.4 RBOL DE PROBLEMAS

Los Prototipos de robots mviles no son completamentefuncionales en situaciones de tiempo real.

Utilizacin de los robots para

demostracin de actividadessencillas utilizando solo

sensores.

Estudiantes desconocen los

dispositivos de visin paraprocesamiento de imgenes.

Desinters de parte de lasautoridades de la facultad yestudiantes en innovar en el

rea de la robtica.

Equipos limitados quepermitan implementar el

procesamiento de imgenesen las plataformas robticas.

PROBLEMA

Desconocimiento deherramientas tecnolgicasactuales para mejorar la

funcionalidad de lasplataformas robticas.

Controladores robticos mviles que existenen el rea de Sistemas Lgicos

Microprogramables no poseen visin

robtica por procesamiento de imgenes.

E

F

E

C

TO

S

C

A

U

S

A

S

Dficit en Recursoseconmicos y presupuesto.

Escasa funcionalidad de loscontroladores robticos.

Desventaja en la prcticapara estudiantes.

Inexperiencia de estudiantesen la programacin de robots

mviles

Difusin mnima de proyectosinvestigativos y sistemas

orientados a robtica.


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57

5.5 RBOL DE OBJETIVOS

OBJETIVO

Robots que demuestran en

la prctica actividades conprocesamiento de imgenes

en situaciones reales,

Los Estudiantes conocen e

identifican los dispositivos yherramientas que aplican

procesamiento de imgenes en elcampo de la robtica.

Conocer las nuevas herramientastecnolgicas actuales para

mejorar la funcionalidad de lasplataformas robticas.

Disponer y autogestionarrecursos econmicos

suficientes.

Desarrollar e implementar en un robot mvil un sistema

de percepcin visual que le permita realizar tareas

complejas, identificando objetos y explorando espacios

especficos.

FI

N

E

S

M

E

D

I

O

S

Implementacin de dispositivosde visin para el procesamientode imgenes en las plataformas

robticas existentes.

Mejor funcionalidad de loscontroladores robticos

Facilidad para la prctica delos estudiantes.

Actividades en situaciones de tiempo real del robot mvilLego Mindstorms NXT, aplicando visin por procesamiento de

imgenes para mejores prcticas y demostraciones del reade Sistemas Lgicos Microprogramables.

Desarrollo de una aplicacinpara un robot mvil, que seacapaz de tener un movimien

Tesis Lego Mindstorns Nxt

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