Proyectos con Robots Lego

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Este libro fue escrito para estudiar el área de la robótica y la programación mediante proyectos con robots MINDSTORMS de LEGO®. Cada capítulo presenta interesantes proyectos, sencillos de comprender y que han sido organizados para que el lector pueda avanzar gradualmente hasta desarrollar implementaciones con un mayor nivel de complejidad. El material puede ser usado para la ejecución particular de un proyecto de robótica, mecatrónica, automatización, control, programación o también como fundamento para introducir y reforzar conocimientos en las áreas de computación, informática, electrónica, mecánica, matemáticas, física, etc., motivando a los lectores en la utilización de la robótica para la generación de ideas innovadoras, que se materialicen rápidamente en prototipos de robots que posean el potencial de solución a algunos problemas científicos e industriales. Por otro lado, también el material ha sido estructurado como apoyo en la impartición de cursos y talleres de robótica o para que cualquier estudiante explore, autoaprenda y desarrolle sus capacidades en el uso de esta tecnología. El libro ha sido pensado para entusiastas de la tecnología, estudiantes de primaria, secundaria, bachillerato, universidad y hasta científicos del área. Para esto se organizó en capítulos en los que los proyectos se desarrollan utilizando distintos lenguajes de programación que permiten explotar diferentes grados de complejidad de la plataforma robótica. Entre estos lenguajes algunos son abiertos y gratuitos, otros son gráficos (NXT-G), algunos basados en plataformas en lenguaje C (NXC y ROBOTC®) o Java (lejosNXJ). Se trabaja también la plataforma probablemente de mayor uso por la comunidad científica-técnica, el Matlab®/Simulink® (ECROBOT y el Toolbox MATLAB® RWTH). Daniel Zaldivar Navarro. Doctor en Robótica e Inteligencia Artificial por la Universidad libre de Berlín, sus líneas de investigación son el control de robots y el procesamiento digital de imágenes en robots. Erik Cuevas Jiménez. Doctor en Robótica y Visión Artificial por la Universidad libre de Berlín, sus líneas de investigación son las técnicas inteligentes y bioinspiradas aplicadas al procesamiento digital de imágenes en robots. Marco Antonio Perez Cisneros. Doctor en Robótica por UMIST, Reino Unido, sus líneas de investigación son la robótica y el control visual en robots. ÍNDICE PRÓLOGO CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.1 PLATAFORMA MINDSTORMS NXT DE LEGO CAPÍTULO 2. NXT-G 2.1 PRIMER PROYECTO: ROBOT DE ACELERACIÓN GRADUAL 2.1.1 Reglas de comportamiento 2.1.2 Pseudocódigo 2.1.3 Explicación del programa 2.2 SEGUNDO PROYECTO: ROBOT ROTADOR 2.2.1 Reglas de comportamiento 2.2.2 Pseudocódigo 2.2.3 Explicación del programa 2.3 TERCER PROYECTO: ROBOT CON SONIDOS 2.3.1 Reglas de comportamiento 2.3.2 Pseudocódigo 2.3.3 Explicación del programa 2.4 CUARTO PROYECTO: ROBOT DESPLIEGA IMAGEN 2.4.1 Reglas de comportamiento 2.4.2 Explicación del programa 2.4.3 Modificaciones al programa original 2.5 QUINTO PROYECTO: ROBOT POR BLUETOOTH 2.5.1 Reglas de comportamiento 2.5.2 Pseudocódigo 2.5.3 Explicación del programa 2.6 SEXTO PROYECTO: ALMACENADOR DE DATOS 2.6.1 Reglas de comportamiento 2.6.2 Pseudocódigo 2.6.3 Explicación del programa 2.7 SÉPTIMO PROYECTO: ROBOT SIGUE-LÍNEAS 2.7.1 Reglas de comportamiento 2.7.2 Pseudocódigo 2.7.3 Explicación del programa 2.8 OCTAVO PROYECTO: ROBOT ALARMA 2.8.1 Reglas de comportamiento 2.8.2 Pseudocódigo 2.8.3 Explicación del programa 2.9 NOVENO PROYECTO: ROBOT A CONTROL INALÁMBRICO 2.9.1 Reglas de comportamiento 2.9.2 Pseudocódigo 2.9.3 Explicación del programa CAPÍTULO 3. NXC 3.1 PRIMER PROYECTO: ROBOT DE AVANCE 3.1.1 Reglas de comportamiento 3.1.2 Pseudocódigo 3.1.3 Explicación del programa 3.1.4 Compilar, cargar y ejecutar un programa 3.2 SEGUNDO PROYECTO: ROBOT EXPLORADOR 3.2.1 Reglas de comportamiento 3.2.2 Pseudocódigo 3.2.3 Funciones NXC a utilizar 3.2.4 Explicación del programa 3.2.5 Modificaciones al programa original 3.3 TERCER PROYECTO: ROBOT SIGUE-LÍNEAS 3.3.1 Reglas de comportamiento del robot 3.3.2 Pseudocódigo 3.3.3 Explicación del programa 3.4 CUARTO PROYECTO: ROBOT MEDIDOR DE DISTANCIA 3.4.1 Reglas de comportamiento del robot 3.4.2 Pseudocódigo 3.4.3 Explicación del programa 3.5 QUINTO PROYECTO: ROBOT COMANDADO POR SONIDO 3.5.1 Reglas de comportamiento del robot 3.5.2 Pseudocódigo 3.5.3 Explicación del programa 3.6 SEXTO PROYECTO: ROBOT SEGUIDOR DE OBJETOS 3.6.1 Reglas de comportamiento del robot 3.6.2 Pseudocódigo 3.6.3 Explicación del programa 3.7 SÉPTIMO PROYECTO: ROBOT BÍPEDO 3.7.1 Reglas de comportamiento 3.7.2 Pseudocódigo 3.7.3 Explicación del programa 3.8 OCTAVO PROYECTO: CONTROL REMOTO ROBOT BÍPEDO 3.8.1 Reglas de comportamiento 3.8.2 Explicación del programa CAPÍTULO 4. ROBOTC 4.1 PRIMER PROYECTO: ROBOT ROTADOR 4.1.1 Reglas de comportamiento 4.1.2 Pseudocódigo 4.1.3 Programa del robot 4.1.4 Funciones utilizadas 4.2 SEGUNDO PROYECTO: ROBOT DIBUJA CÍRCULO 4.2.1 Reglas de comportamiento 4.2.2 Pseudocódigo 4.2.3 Programa del robot 4.3 TERCER PROYECTO: ROBOT MEDIDOR DE ROTACIONES 4.3.1 Reglas de comportamiento 4.3.2 Pseudocódigo 4.3.3 Explicación del programa 4.4 CUARTO PROYECTO: ROBOT BUSCA SALIDA 4.4.1 Reglas de comportamiento 4.4.2 Pseudocódigo 4.4.3 Explicación del programa 4.5 QUINTO PROYECTO: ROBOT BRÚJULA 4.5.1 Reglas de comportamiento 4.5.2 Pseudocódigo 4.5.3 Explicación del programa 4.5.4 Simulación en RVW 4.6 SEXTO PROYECTO: ROBOT CALCULA TRAYECTORIA 4.6.1 Reglas de comportamiento 4.6.2 Pseudocódigo 4.6.3 Explicación del programa 4.6.4 Simulación en RVW 4.7 SÉPTIMO PROYECTO: ROBOT TRAYECTORIA CON OBSTÁCULO 4.7.1 Reglas de comportamiento 4.7.2 Pseudocódigo 4.7.3 Explicación del programa 4.7.4 Simulación en RVW 4.8 OCTAVO PROYECTO: ROBOT SEGUIDOR DE LUZ 4.8.1 Reglas de comportamiento 4.8.2 Pseudocódigo 4.8.3 Explicación del programa 4.9 NOVENO PROYECTO: ROBOT CON LÓGICA DIFUSA 4.9.1 Reglas de comportamiento 4.9.2 Controlador difuso proporcional derivativo 4.9.3 Obteniendo el ángulo de error 4.9.4 Pseudocódigo 4.9.5 Alcanzando eficientemente el ángulo 4.9.6 Explicación del programa 4.9.7 Simulación en RVW CAPÍTULO 5. LEJOS NXJ 5.1 PRIMER PROYECTO: ROBOT DE AVANCE Y GIRO 5.1.1 Reglas de comportamiento 5.1.2 Pseudocódigo 5.1.3 Explicación del programa 5.1.4 Compilar, cargar y ejecutar un programa 5.2 SEGUNDO PROYECTO: ROBOT COMANDADO POR SONIDO 5.2.1 Reglas de comportamiento 5.2.2 Pseudocódigo 5.2.3 Explicación del programa 5.3 TERCER PROYECTO: ROBOT DETECTOR DE OBJETOS 5.3.1 Reglas de comportamiento 5.3.2 Pseudocódigo 5.3.3 Explicación del programa 5.4 CUARTO PROYECTO: ROBOT COMPASS 5.4.1 Reglas de comportamiento 5.4.2 Pseudocódigo 5.4.3 Explicación del programa 5.5 QUINTO PROYECTO: ROBOT SIGUE LÍNEA 5.5.1 Reglas de comportamiento 5.5.2 Pseudocódigo 5.5.3 Explicación del programa 5.6 SEXTO PROYECTO: ROBOT EVADE OBSTÁCULOS 5.6.1 Reglas de comportamiento 5.6.2 Pseudocódigo 5.6.3 Explicación del programa 5.7 SÉPTIMO PROYECTO: ROBOT LÍNEA Y CURVA 5.7.1 Reglas de comportamiento 5.7.2 Pseudocódigo 5.7.3 Explicación del programa 5.8 OCTAVO PROYECTO: ROBOT SEGUIDOR DE TRAYECTOS 5.8.1 Reglas de comportamiento 5.8.2 Pseudocódigo 5.8.3 Explicación del programa 5.9 NOVENO PROYECTO: ROBOT TRAYECTORIA/OBSTÁCULO 5.9.1 Reglas de comportamiento 5.9.2 Pseudocódigo 5.9.3 Explicación del programa CAPÍTULO 6. ECROBOT NXT 6.1 PROYECTO ROBOT AVANZA/DETIENE 6.1.1 Reglas de comportamiento 6.1.2 Pseudocódigo 6.1.3 Configuración de parametros 6.1.4 Programación, compilación y carga 6.1.5 Explicación del programa 6.2 ROBOT VISUALIZADOR DE SENSORES 6.2.1 Reglas de comportamiento 6.2.2 Pseudocódigo 6.2.3 Explicación del programa 6.3 ROBOT CON CONTROL DE ORIENTACIÓN DIFUSO 6.3.1 Reglas de comportamiento 6.3.2 Pseudocódigo 6.3.3 Explicación del programa CAPÍTULO 7. TOOLBOX MATLAB® RWTH - MINDSTORMS 7.1 ROBOT CON SONIDOS 7.1.1 Reglas de comportamiento 7.1.2 Pseudocódigo 7.1.3 Explicación del programa 7.2 ROBOT AVANZA ARCO 7.2.1 Reglas de comportamiento 7.2.2 Pseudocódigo 7.2.3 Explicación del programa 7.3 ROBOT MEDIDOR DE POSICIÓN ANGULAR 7.3.1 Reglas de comportamiento 7.3.2 Pseudocódigo 7.3.3 Explicación del programa 7.4 ROBOT MOTO CONTROLADO CON JOYSTICK 7.4.1 Pseudocódigo 7.4.2 Explicación del programa 7.5 ROBOT SEGUIDOR DE TRAYECTORIA 7.5.1 Pseudocódigo 7.5.2 Proceso de seguimiento de trayectoria 7.5.3 Parámetros cinemáticos del robot 7.5.4 Explicación del programa APÉNDICE A. PREPARANDO EL NXT-G A.1 INSTALACIÓN A.2 VENTANA LEGO MINDSTORMS NXT A.3 CARGANDO EL FIRMWARE EN EL NXT A.4 CONCEPTOS BÁSICOS DE COMUNICACIÓN APÉNDICE B. PREPARANDO EL NXC B.1 INSTALACIÓN B.2 CONTROLADOR DEL NXT B.3 BRICK COMMAND CENTER APÉNDICE C. PREPARANDO EL ROBOTC C.1 INSTALACIÓN C.2 DESCARGA DEL FIMWARE AL LADRILLO NXT C.3 COMPILAR, CARGAR, EJECUTAR Y DEPURAR UN PROGRAMA

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