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RESUMEN.

La idea principal para dar inicio a nuestro proyecto surge de un concurso en el

que había que recorrer una pista en línea recta a la mayor velocidad posible.

Después nos dimos cuenta que el comportamiento de los insectos era muy

interesante por lo que investigamos al respecto. Gracias a este análisis

diseñamos un grupo de robots, usando las ideas de inteligencia y

comportamiento de los insectos para programar acciones controladas de

inteligencia gregaria, es decir que una colonia de insectos fungirá como una

sola unidad realizando así el trabajo de manera eficiente y rápida.

Comenzamos con la visión de que la estructura fuera la de un artrópodo pero

debido a los recursos con los que contábamos decidimos diseñarlos con 4

patas.

Mediante el conocimiento previo se decidió que el movimiento de los robots

fuera dado por micro-servomotores; además son programables con precisión a

diferencia de los motoreductores que sólo se empleaban para un movimiento

continuo, de esta manera permiten un mejor control y se pueden realizar

diferentes acciones.

Anteriormente se hicieron tres versiones de robots artrópodos que no contaban

con programación y sólo se dirigían en un sentido de la dirección. Esto nos

permitió alcanzar mayores conocimientos en base a la electricidad y mecánica.

Posteriormente iniciamos un curso de programación y manejo de aparatos

electrónicos, entre ellos los servomotores, los cuales son los principales

aparatos electrónicos para el funcionamiento de este proyecto.

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INTRODUCCIÓN.

MARCO TEÓRICO

Durante la construcción de este proyecto abordamos diferentes ramas de la

ciencia las cuales nos proporcionaron el conocimiento sobre el funcionamiento

de las tecnologías y área de aplicación, después de revisar bibliografía,

recabamos en forma de resumen cada tema que ocuparemos:

A. MECATRÓNICA.

Es una rama de la ciencia la cual conjunta la electrónica, mecánica, control e

informática.

B. ROBÓTICA.

Es la rama de la ciencia que estudia el diseño como la construcción de

máquinas que facilitan actividades que los humanos pueden o no hacer, pero le

resultan peligrosas o repetitivas entre otros problemas asociados.

C. DISEÑO.

Permite la concepción de ideas para su posterior desarrollo.

D. INTELIGENCIA GREGARIA.

También conocido como instinto gregario, es la necesidad de agrupamiento

para colaborar unos con otros asegurando así su supervivencia.

E. ARTRÓPODOS.

Tienen gran diversidad adaptativa que les ha permito colonizar diversos

habitad.

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F. INTELIGENCIA ARTIFICIAL.

Se refiere a la simulación de la inteligencia mediante la programación de

métodos de control y modelos matemáticos que los describen.

G. ARDUINO.

Es una plataforma de desarrollo de proyectos mediante un microcontolador

programable, que permite elaborar múltiples diseños de robótica, Mecatrónica,

domótica, ya que puede usar una gran variedad de sesiones para acotar datos

y de actuadores para realizar acciones, con memoria y tarjetas para toda clase

de controles computarizados,

Modelos de insectos previamente desarrollados.

Previamente a la elaboración de los robots finales, se realizaron 3 versiones

de insectos con articulaciones, en los cuales la mecánica fue el aprendizaje

primordial, ya que, su comportamiento debía ser el desplazamiento horizontal

donde destaca el aprendizaje a través de principios físicos como centro de

masa, movimiento rectilíneo uniforme, movimiento circular uniforme y

conceptos básicos de electricidad.

Esta primera versión se construyó con materiales básicos como: perfocel,

alambre, un motor reductor y un popote para café.

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Se comenzó cortando el perfocel de 3cm de ancho, con 11cm de longitud.

Posteriormente se comenzó colocando el motoreductor por la parte superior del

perfocel.

Continuando con el desarrollo, se cortaron 6 patas de las cuales 4 son

ligeramente más anchas, mientras que las otras son más largas, esto con el fin

de generar un movimiento semejante a la articulación de una araña, gracias al

ajuste del alambre en forma de “Z” para generar el movimiento de las

articulaciones en el insecto

Está segunda versión se enfocó en el mejoramiento de la primera versión en

dimensiones mayores para tener un mejor control en movimiento , estabilidad,

tener una mejor estética, así como agregar un segundo moto reductor para

distribuir la fuerza y mejorar su eficacia al momento de presentar obstáculos .

Para este diseño se utilizaron materiales con mayor maleabilidad para tener un

mejor diseño y control al momento de su construcción.

Se utilizaron dimensiones de 11cm de ancho x 17 cm de largo, colocando los

motoreductores en medio del Sintra de modo que se distribuyera la fuerza de

los mismos, destacando la colocación de un interruptor que nos permitiera el

encendido del robot.

Estos robots fueron presentados en una competencia universitaria, ya que las

características de la competencia nos permitían evaluar nuestro trabajo bajo

criterios más estrictos.

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Posteriormente se realizó una tercera versión basada en la experiencia

adquirida durante el concurso la cual permitió el perfeccionamiento de está.

En esta versión hubo un cambio completo de materiales, el principal recuso

utilizado fue madera ligera, lo que nos proporciona un menor peso en este

modelo además del uso de tronillos para permitir un movimiento sin mucha

fricción en las articulaciones, cabe recalcar que el cambio más notorio y

eficiente fue la adición de 2 ruedas que sustituyeron a los alambres en forma

de “Z” como ejes del movimiento del sistema; por otro lado, se mantuvieron los

motor reductores y el switch.

OBJETIVOS

Simular una inteligencia artificial en base al comportamiento gregario.

Conocer, comprender y aplicar el uso de la robótica en las situaciones de la

vida cotidiana mediante la creación de robots con inteligencia gregaria.

Divulgar el funcionamiento de los robots para demostrar una interacción en

conjunto para la resolución de problemas, con inteligencia artificial.

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PROBLEMA

Construir diseños mecatrónicos para dotarlos con la programación de

comportamiento básico de comunidades gregarias.

HIPÓTESIS

Esperamos que mediante la programación lográremos una interacción basada

en la inteligencia gregaria para realizar secuencias sencillas en nuestros

robots.

DESARROLLO

Para el proceso de construcción utilizamos:

Materiales:

24 micro servomotores (SG90)

3 placas MEGA

Tierra de protoboard

Alambre de cobre de 1 polo (azul, rojo, verde, café, y blanco 2m c/u)

Sintra

Cinchos

((Soporte para servomotor))

Herramientas:

Pinzas de punta

Pinzas de corte

Cúter

Lápiz

Regla

Desarmador

Moto tool

Regla

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PROCEDIMIENTO.

1.- Lo primero que se realizó fue el corte de la Sintra, haciendo trazos que

facilitaran la fijación de 4 patas con 2 servomotores cada una.

2.- Se colocaron dos servomotores para cada pata, uno en una base de

soporte para generar movimiento de una pierna, mientras que el segundo se

colocó en una base que permitiera la simulación de una rodilla para

desplazarse; ajustándolos con tornillos y alambre. Posteriormente cada

Servomotor fue colocado a 90º.

3.- Se hicieron medidas en cada uno de los extremos de la base de la Sintra

para poder introducir la base se los servomotores en la parte interior de la

misma.

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4.- Se introdujo cada pata que contiene dos servomotores en el extremo inferior

de la Sintra, de modo que quedaran a 90º, para lograr un buen agarre se

utilizaron cinchos.

5.- En la parte superior del Sintra se ubicó e instaló el micro controlador

Arduino Mega.

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6.- Tomamos una sección de la protoboad que se instaló en la parte inferior

para realizar las conexiones de corriente y tierra.

7.- Se realizó el cableado correspondiente a cada una de las entradas y salidas

de los puertos.

8.-De esta manera se hicieron réplicas del robot anteriormente mencionado,

obteniendo como resultado el siguiente modelo:

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DIAGRAMA DE CONEXIÓN.

PROGRAMACIÓN.

Se declararon constantes de posición para los grados de colocación de los

servo motores:

int pos = 90; // constante de posición.

int pos1 = 90; // segunda constante de posición.

Se declaró el pin de salida del Arduino para el servomotor de la siguiente

manera:

void setup () {

RDI. Attach (12) // Esta es la rodilla derecha izquierda.

PDI. Attach (13) // Esta es la pata derecha izquierda.

}

Proseguimos con la entrada de datos en el bucle infinito, ajustando

primeramente el ángulo de los motores:

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void loop() {

delay (300) ;

Se colocaron funciones que faciliten la acción de los robots.

NOVENTA (); // coloca en posición inicial

Lagartija (); delay (500);

Se utilizó la función „‟for‟‟

pos1= 90;

for (pos =90; <= 130; pos + =1) { // De 90º a 135º.

PDD.write(POS) ;

pos1=pos1-1;

PTI.write(pos1) ;

PDI.write(pos) ;

PTD.write(pos1) ;

delay (30) ;

}

// Paso para avanzar.

Este es un ejemplo claro de una función que permita su movimiento.

void NOVENTA () {

RDI.write (70);

PDI.write (90);

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RESULTADOS.

De acuerdo con la programación establecida logramos efectos óptimos en

nuestro proyecto ya que se obtuvieron movimientos sencillos, consiguiendo que

los insectos realizaran diversas acciones como sentarse, levantarse, ponerse

pecho tierra, y caminar reflejando una inteligencia artificial.

El diseño fue estratégico y eficaz facilitando la organización con la que se

trabajó en la construcción de la primera araña.

Los servomotores facilitaron el movimiento del artrópodo gracias al

ajustamiento que se le hizo a cada uno en una posición de 90º.

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.

Para la construcción de las arañas animatronicas ya se tenían conocimientos

previos de mecánica ya que anteriormente se construyeron dos prototipos

semejantes a las arañas, la única diferencia es que estos no contaban con

programación y el material fue distinto.

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Conforme se fue avanzando recurrimos de la electrónica para realizar

conexiones sencillas de servomotores a una protoboard, así como manejar un

micro controlador para que a través de una programación ejecutara

movimientos o acciones establecidas reflejando una inteligencia artificial.

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CONCLUSIÓN.

Construimos tres dispositivos mecatrónicos con programas de control que

simulan aspectos básicos de comportamiento gregario tratando de simular

alguna acción inteligente. Estos dispositivos inicialmente serian arañas pero

conforme trabajamos el diseño y programación decidimos que en lugar de seis

patas solo contarían con cuatro para facilitar el proceso de programación de

inteligencia artificial y reducir los costos de construcción.

Logramos obtener aprendizajes significativos en las áreas que habíamos

previsto, ahora podemos construir dispositivos mecatrónicos con plantas

motoras como servomotores o motoreductores y crear articulaciones o

aplicaciones de movimiento según la necesidad de algún proyecto. También

aprendimos conceptos de electrónica básicos para desarrollar circuitos de

control y finalmente aprendimos un estilo de programación en el que podemos

expresar adquisición de datos, procesos de control y acciones controladas.

Podemos concluir que el proyecto ha valido la pena y la inversión efectuada ya

que conforme los robots se hicieron lo más sofisticados los costos se elevaron

pero nos permitió mayores aprendizajes y también darnos cuenta que la

adquisición de datos del entorno del robot es extremadamente necesaria para

mejorar el comportamiento del mismo por lo que tenemos una nueva línea de

investigación que trataremos de abordar en un futuro cercano.

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FUENTES BIBLIOGRAFICAS.

ALVARES F. (2003). Zoología aplicada. España. Editorial Díaz Santos.

BERNARD G. (1999). Electrónica básica. Ed. 2. Editorial McGraw-Hill

Interamericana.

COLEMAN D. (1986), Organización de datos y programación estructurada.

Barcelona, por Editorial Gustavo Gill S.A. ISBN 84- 252- 1296- 0

GEORGE C. (1999). Insectos: arañas y otros artrópodos terrestres. Editorial

Omega.

GONCALVES B. (1976), Física general. México, D.F., por Haria S.A. de C.V

JOYANES L. (2003), Fundamentos de programación. Aravaca, Madrid, por MC Graw-

Hil/ Interamericana de Española S.A de C.V. ISBN- 84- 481- 3664-0

KIMUALL J. (1982), Biología., Wilmington, Deloware, EUA., por Fondo Educativo

Interamericano, ISBN- 0-201-03607-X Addison Wesley Iberoamericana

PICKOVER A. (2011), El libro de la física. Estados Unidos, por Sterling Pulishing Co,

INC., ISBN 978-90-8998-166-0

FUENTES ELECTRONICAS.

Ilustración Mecatrónica, recuperado de: https://goo.gl/images/U7faXW

Ilustración robótica, recuperado de: https://images/oQ8q3S-

Inteligencia artificial.PDF. Recuperado el 23- Febrero- 2018, 11:00 am de:

https://www.google.com.mx/search?q=inteigencia+artificial+pdf&oq=inteli

fencia+&aqs=chrome.1.69i57j35i39j0j5.4488j0j4&cñient=ms-android-

huawei&sourceid=chrome-mobile&ie=UTF-8

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Observación 1, Todas las imágenes del proyecto las fotografiamos nosotros y

las consideramos Creative Commons. La imagen del circuito la elaboramos en

Fritzing que es de licencia libre GNU.