Transcript Robòtica - IES Can Mas

Robòtica
Robots i manipuladors
A l’entorn industrial, els robots i els
manipuladors, formen part d’una cadena de
producció, de manera que sempre treballen
coordinadament amb altres màquines per
dur a terme un procés de fabricació.
La implantació de la robòtica en la indústria,
juntament amb l’automàtica i les tecnologies
de la informació i la comunicació, permet
obtenir productes de millor qualitat,
uniformitat, i de cost inferior, ara bé comporta
la reducció dels llocs de treball de menor
qualificació especialment en les cadenes de
producció en sèrie. Per altra banda demana
llocs de treball de major qualificació i formats
en aquesta tecnologia pluridisciplinar.
Cadena de muntatge.
Els manipuladors són braços articulats amb diferents possibilitats de moviment de caràcter
seqüencial que no permeten la combinació simultània de moviments. Per al control dels seus
moviments s’utilitzen sistemes programables senzills. Representen el primer estadi de la robòtica i
s’utilitzen bàsicament en operacions de càrrega i descàrrega de peces en les màquines.
Robòtica
Robots i manipuladors
L’evolució del manipulador per esdevenir un
robot industrial capaç de generar
trajectòries complicades ha estat possible per
la incorporació d’ordinadors per al control dels
seus moviments i optimització de les
trajectòries, juntament amb el
desenvolupament de sensors i tècniques de
programació més avançades. Això ha permès
ampliar el seu grau d’aplicabilitat a la
soldadura, la pintura, l’engalzatge i el
muntatge entre d’altres.
Robot de soldadura.
Els manipuladors i els robots són màquines programables que
poden realitzar tasques repetitives amb més rapidesa i més
precisió, reduint els costos de fabricació.
Robòtica
Robots i manipuladors
Els robots poden ser destinats a la producció, a l’assistència i a l’exploració. Poden substituir
les persones en els treballs repetitius, en els que el cansament i l’avorriment poden disminuir
l’eficàcia. També poden realitzar operacions perilloses per a les persones com el pintat amb
aerosol, la manipulació de compostos tòxics, la desactivació d’explosius. En tasques
d’assistència que requereixen molta precisió, els robots també tenen el seu lloc: cirurgia i
implantació de pròtesis. I en el camp de l’exploració dels fons marins, la superfície lunar o altres
entorns agressius.
Es pot definir la robòtica com el conjunt de coneixements que
permeten dissenyar, realitzar i controlar equips basats en
estructures mecàniques poliarticulades, amb un certa capacitat
d’aprenentatge destinats a la producció industrial i a la
substitució del treball humà en tasques diverses.
Els robots i els manipuladors
es componen de diferents
parts:
Sensors
Part
mecànica
Equip de
control
Actuadors
ors
Robòtica
Robots i manipuladors
Arquitectura d’un robot industrial
L’arquitectura dels robots i manipuladors es refereix a
les formes constructives i a les seves capacitats de
moviment o mobilitat. Tot i que hi ha moltes formes
ens referirem només als braços poliarticulats clàssics.
Aquests tenen una base fixa i una cadena de membres
o barres unides a partir d’enllaços anomenats parells
cinemàtics, que acaben en un extrem amb un element
terminal. L’element terminal és l’eina o dispositiu que
es troba a l’extrem de l’estructura a fi de realitzar la
tasca que tingui encomanada el robot.
El tipus d’enllaç o parell cinemàtic determina el
moviment que es pot fer entre els dos membres o
barres d’un mecanisme. Cada moviment independent
d’una barra o membre respecte de l’altre origina el
que en diem un grau de llibertat. Els parells
cinemàtics més importants són el parell de
revolució, el parell prismàtic, el parell cilíndric, el
parell helicoïdal, el parell esfèric i el parell pla.
Robot amb una estructura de braç poliarticulat.
Robòtica
Robots i manipuladors
- El parell de revolució o articulació, és el més comú
de tots. En aquest enllaç, una barra pot únicament girar
respecte de l’altra, com és el cas d’una frontissa que
permet que una porta giri respecte del bastiment o les
dues parts d’unes alicates. Per tant, té un grau de
llibertat.
- En el parell prismàtic o de guia-corredora, una
barra pot lliscar respecte de l’altra sense girar, en un
únic moviment guiat, com el carro d’una impressora de
tinta. També proporciona un únic grau de llibertat
- El parell cilíndric permet dos moviments
independents, un de giratori i un altra lliscant. Llavors té
dos graus de llibertat.
- El parell helicoïdal o de rosca, permet el moviment
de gir i el de desplaçament al mateix temps, però lligat
l’un a l’altre. Té un únic grau de llibertat, ja que el
moviment de rotació no és independent del de
translació.
- El parell esfèric o ròtula esfèrica és el que permet
tres girs en les tres dimensions sense desplaçaments,
com la bola d’un remolc. Aleshores té tres graus de
llibertat.
Finalment, en el parell pla una barra o membre pot
moure’s en dues direccions i girar respecte de l’altre.
S’utilitza poc ja que l’enllaç no queda garantit.
Tipus de
parell o
enllaç
Graus de
llibertat
De
revolució o
articulació
1
Prismàtic
1
Cilíndric
2
Helicoïdal
1
Esfèric
3
Pla
3
Robòtica
Robots i manipuladors
Parells cinemàtics
Guies corredores
De revolució o articulació
Prismàtic
Prismàtic
Cilíndric
Esfèric
o ròtula esfèrica
Pla
Enllaços o parells cinemàtics
Helicoïdal
o de rosca
Robòtica
Robots i manipuladors
La combinació adequada dels parells permet organitzar els moviments dels robots i en
determina la mobilitat i el grau de llibertat total del robot. Per això es construeixen diferents
estructures, segons les necessitats. Les quatre estructures bàsiques dels robots són:
- El robot amb estructura cartesiana, on l’element terminal es pot moure linealment
en tres eixos, gràcies a tres guies corredores. L’espai de treball de l’element terminal
serà un volum paral·lelepipèdic.
- El robot amb estructura cilíndrica, el qual substitueix el moviment lineal sobre la
base per un moviment giratori, aleshores disposa d’una articulació i dues guies
corredores. L’espai de treball de l’element terminal serà un volum cilíndric.
- El robot amb estructura polar, que té dos moviments giratoris i un de lineal, amb un
parell d’articulacions i una guia-corredora.
- El robot amb estructura angular, que té tres moviments giratoris, amb tres
articulacions. És el més versàtil atès que el seu espai de treball és el més ampli.
Aquestes estructures presenten tres graus de llibertat, a les que s’ha d’afegir els graus
de l’element terminal. Amb tres graus de llibertat es pot posicionar l’element terminal
en qualsevol lloc del volum de treball. Per a que aquest pugui accedir a un objecte des
de qualsevol punt haurà d’aportar tres graus més, és a dir el robot tindrà sis en total.
Robòtica
Robots i manipuladors
L’element terminal d’un
robot és el que
interacciona amb l’element
sobre el que està
realitzant una acció.
Poden ser de dos tipus:
subjectadors i eines. Els
subjectadors són per a
subjectar objectes per
transportar-los, carregar
màquines, o descarregarles. Les eines de treball
poden ser diverses segons
la funció a que es dediqui:
soldadura, pintura,
mecanitzat, muntatge, etc.
Cartesiana
Polar
Cilíndrica
Angular
Robòtica
Robots i manipuladors
Actuadors
La força motriu per aconseguir el moviment de
cada articulació pot provenir d’actuadors elèctrics,
pneumàtics o hidràulics. En el cas dels elèctrics
es tracta de motors, dels quals se n’empren de
diferents tipus: motors pas a pas, motors de
corrent continu, sense escombretes (més
coneguts com tipus brushless). Els servomotors
són motors que incorporen una caixa reductora i
un sistema de control de posicionament digital.
Aquests tenen tres fils, dos per a l’alimentació i un
tercer per rebre els polsos de control que van al
sistema electrònic intern. La durada dels polsos
determina la posició en què ha de quedar l’eix de
sortida.
En el cas dels actuadors pneumàtics i
hidràulics es tracta bàsicament de cilindres
moguts per aire comprimit o per oli a
pressió.
Servomotor
Robòtica
Robots i manipuladors
Sensors
Un dels principals problemes dels robots és poder controlar el posicionament de cada un dels
elements de l’estructura per aconseguir la màxima precisió en les coordenades d’una trajectòria i de
la posició final. Per això cal que cada una de les articulacions incorpori un sistema de sensor de
posició que informi a l’equip de control de quina és la situació. Aquests poden estar integrats a
l’interior d’un servomotor, o situats en un dels elements mòbils. Normalment són codificadors
òptics, els quals disposen d’un disc perforat solidari a l’eix en moviment. Les perforacions són per
deixar passar un feix de llum infraroja que emet un emissor, i ser rebuda per un detector, de manera
que comptant les transicions a partir de les interrupcions de la llum, es pot saber el gir obtingut. N’hi
ha per mesurar posicions angulars i per desplaçaments lineals.
Codificador de posició òptic
Robòtica
Robots i manipuladors
La mesura de distàncies de manera simple es realitza amb llum
laser o amb ultrasons. Amb la incorporació de la visió artificial
és possible la mesura de distàncies i la identificació d’objectes.
La visió artificial és una de les prestacions dels robots que
requereixen sensors de captació d’imatge per a ser tractada
posteriorment per l’equip de control. Aquests sensors solen ser
del tipus CCD que passen les dades al programari de control per
analitzar la imatge i reaccionar segons l’algorisme implementat.
Els detectors de presència permeten informar a l’equip de
control de la detecció d’un objecte en un punt determinat i fins i
tot saber-ne el tipus de material amb què està fet. Els que no
distingeixen el material estan els clàssics detector mecànics per
contacte físic, i els detectors òptics, amb feix de llum infraroja, ja
sigui per reflexió o per interrupció. Entre els que detecten segons
el tipus de material, hi ha els detectors magnètics i els detectors
capacitius. Els detectors magnètics detecten objectes de
metalls ferromagnètics, i els capacitius detecten els materials no
metàl·lics.
Símbols de detectors
fotoelèctric
Els robots poden incorporar sensors de mesura de la velocitat i
de l’acceleració, de mesura de forces i de parells, detectors de
presència per a diferents tipus de materials, sensors tàctils,
sensors de pressió, etc.
inductiu
capacitiu
Robòtica
Robots i manipuladors
Control i programació de robots
Per al control dels moviments i operacions que ha de realitzar el robot l’equip de control
funciona com un sistema de control amb lògica programable, en control de llaç tancat, i amb
unes prestacions de memòria i rapidesa especialment notables. El programa de control té la
clau de la operativitat i governabilitat de la màquina.
Cal destacar que el sistema ha de controlar el moviment de totes les articulacions per
aconseguir posicionaments molt exactes, per tant, el sistema de control ha de ser en llaç tancat
en cada una d’elles.
Segons la forma de control hi ha dos sistemes que
defineixen com ha de moure’s el robot. El sistema de
trajectòria punt a punt, el sistema de control només
disposa de la informació de les coordenades del punt
inicial i del punt final. La trajectòria d’un punt a l’altre
pot realitzar-se per moviments successius de les
articulacions o bé cercant el camí més curt. S’empra
en El sistema de trajectòria continua el control ha
d’aconseguir que la trajectòria seguida passi per un
conjunt de coordenades prèviament establertes per tal
de seguir un determinat perfil o forma o per evitar
possibles obstacles. En aquest cas totes les
articulacions poden estar en moviment simultàniament.
Robòtica
Robots i manipuladors
Hi ha dues tècniques bàsiques per a la programació
d’un robot:
- La programació per guiatge consisteix a
“ensenyar” al robot el camí i la seqüència
d’accions que ha de realitzar fent-li recórrer la
trajectòria manualment emprant un terminal de
comandament o bé movent directament les
articulacions del manipulador. A mesura que es
desplaça va memoritzant les coordenades i les
accions que està realitzant. Aquest sistema té
l’avantatge que pot ser programat molt
fàcilment, ara bé presenta limitacions pel que
fa a l’optimització de trajectòries.
- La programació amb llenguatge a nivell de
robot consisteix a definir la seqüència de
treball amb passos de programa en els que se
li indica els moviments que ha de fer i se li
informa de l’entorn (obstacles). Els llenguatges
emprats poden ser genèrics d’alt nivell com el
BASIC, el C o el LOGO però amb llibreries
específiques adaptades al robot per facilitar la
tasca de programació. També hi ha multitud
llenguatges específics per a cada model de
robot, un dels més antics és el VAL de
l’empresa Unimation.
Robòtica
Robots i manipuladors
Les màquines eina.
Introducció al control numèric
Les anomenades màquina-eina amb control numèric són
màquines que realitzen operacions de mecanitzat per a la
fabricació de peces de forma automàtica a partir d’un programa
emmagatzemat a la memòria de l’ordinador que controla les
seves funcions. Les més bàsiques, són el torn i la fresadora,
les quals al ser controlades per ordinador es diu que són del
tipus CNC (Computer Numerical Controlled).
Aquestes màquines tenen la mateixa estructura de
funcionament que un robot: elements mecànics, actuadors,
sensors, elements de comandament i de visualització, i l’equip
de control. Els motors mouen els plats de subjecció i les eines,
amb una precisió altíssima, i poden canviar l’eina
automàticament. Els sensors del sistema permeten que el
programa de control verifiqui que tot és correcte per al
funcionament de la màquina i per assegurar que les mides del
disseny previst són les que tindrà la peça mecanitzada.
Robòtica
Robots i manipuladors
Per a que una màquina CNC executi la mecanització d’una peça en primer lloc cal
dissenyar la peça amb un sistema de CAD i després generar el fitxer de
mecanització per a la màquina-eina corresponent. Aquest sistema de fabricació
combinat rep el nom de CAM (Computer Aided Manufacturing) fabricació assistida
per ordinador. El fitxer de mecanització conté tot un conjunt d’odres específiques per
a moure la taula i la eina a posicions determinades i a la velocitat més indicada per
la operació a realitzar. Aquestes ordres estan normalitzades sota un estàndard de
normativa ISO. Abans de procedir a la execució de la peça és possible realitzar una
simulació en pantalla del procés de treball.
Robòtica
Robots i manipuladors
L’equip de control
Perquè l’ordinador es comuniqui amb
l’equip de control extern disposa dels
ports, o llocs que en l’ordinador
reben i lliuren informació en forma de
senyals elèctrics digitals. Hi ha
diferents tipus de ports que són
accessibles des de l’exterior de
l’ordinador: el port paral·lel (LPT) o
port d’impressora, el port de
comunicacions (COM) o port sèrie i
el port USB (Universal Serial Bus).
Robòtica
Robots i manipuladors
Un equip per a la mesura i
el control amb ordinador.
L’equip Sadex
En aquest equip, l’ordinador és qui
aporta el processador d’ordres del
programa de control i l’equip
simplement adequa els senyals
elèctrics d’entrada i de sortida per a
ser compatibles amb l’ordinador i
amb l’exterior. Cal complementar-lo
amb hardware i software
addicionals. Per poder comandar
dispositius de sortida i rebre
informació de dispositius d’entrada
cal afegir circuits electrònics
intermediaris que en permetin la
connexió a l’exterior, és el que
s’anomena interfície electrònica de
control.
Robòtica
Robots i manipuladors
La interfície disposa d’una base que es comunica amb
l’ordinador a través d’un port de comunicacions (COM).
La base està preparada per ser configurada amb diferents
mòduls segons les necessitats de la maqueta a controlar.
Uns mòduls són per a realitzar el control d’automatismes:
sortides binàries, entrades binàries, relés, motors. També
porta un conjunt de sensors de mesura de magnituds
com: temperatura, intensitat de llum, freqüència de gir,
pressió, etcètera. També es poden emprar en l’àmbit del
control.
L’escriptura de l’algorisme de control es fa amb un
programa resident a l’ordinador: el programari Control
Sadex. Disposa de totes les eines per gestionar un
projecte: llibreria de components per definir-ne la seva
composició, eines per dissenyar el programa de control,
un entorn de simulació virtual i la connexió directa amb la
interfície externa per executar el programa amb interacció
amb la maqueta real.
Robòtica
Diagrama de flux d’un semàfor
Robots i manipuladors
La complexitat de la programació requereix una planificació
sistemàtica: el procés tecnològic. Abans de començar a escriure
un programa cal fer una anàlisi prèvia dels requeriments de
l’aplicació i del recursos disponibles. Aleshores s’ha d’elaborar
l’algorisme de control, és a dir la forma de resoldre
l’automatisme emprant seqüències de passos de programa
preveient totes les situacions en que es pugui trobar el sistema.
La resolució de l’algorisme és independent del llenguatge que
s’utilitzarà per escriure el programa. Per això s’utilitzen sistemes
de representació gràfica com els diagrames de flux o els
diagrames d’estat, que faciliten el seguiment de l’algorisme, la
posterior escriptura i la verificació del programa. Vegeu l’exemple
de representació de l’algorisme d’un semàfor simple que va
repetint indefinidament la seqüència verd-ambre-vermell.
Aquests diagrames s’han d’anar detallant en passos successius
fins arribar al detall de les instruccions d’un llenguatge concret.
Per passar l’algorisme a instruccions cal posar en marxa el
programari, definir quins elements d’entrada i quins elements de
sortida configuren el nostre projecte, passar l’algorisme a les
instruccions del programa. A continuació cal verificar que
l’algorisme és correcte a través de la simulació virtual. Quan en la
simulació es verifica que el programa respon adequadament a les
diferents situacions que hem previst en l’automatisme, ja es pot
passar a la fase de connectar amb la interfície Sadex i posar en
marxa tot el sistema.
Inici
Apagar vermell
Activar verd
Esperar temps
de verd
Apagar verd
Activar ambre
Esperar temps
d'ambre
Apagar ambre
Activar vermell
Esperar temps
de vermell
Robòtica
Robots i manipuladors
Pantalles de programació amb Control Sadex
Disseny
Codificació
Simulació
Robòtica
Robots i manipuladors
L’autòmat programable
Un autòmat programable és un equip electrònic, programable
amb llenguatges específics, dissenyat per controlar processos
industrials.
Robòtica
Robots i manipuladors
De fet un autòmat és un petit ordinador orientat al control
industrial que es compon dels elements imprescindibles
d’un sistema informàtic: processador, memòria, unitat
d’entrades, unitat de sortides, ports de comunicació. El
seu ús ha permès de simplificar els circuits de control que
requereixen components que s’han de connectar entre
ells: temporitzadors, relès, comptadors, etc., ha reduït el
volum de l’automatisme a més d’aportar una gran
flexibilitat en la seva aplicació pel fet de ser programable.
Un mateix autòmat pot usar-se en màquines i processos
absolutament diferents, només cal adaptar els elements
externs i elaborar el programa.
La major part d’autòmats no disposen ni de teclat, ni de
pantalla, ni d’unitats de disc. Els autòmats una vegada
programats i integrats en un sistema de control actuen
autònomament ja que disposen d’un processador
d’ordres. Quan cal verificar el seu funcionament o canviar
el programa s’hi connecta una consola de programació
o un ordinador. El programa que ha d’executar queda
emmagatzemat en una memòria permanent (ROM,
EPROM, EEPROM, Flash) per a que no es perdi en cas
de quedar-se sense alimentació elèctrica.
Robòtica
Robots i manipuladors
Els autòmats tenen tres unitats bàsiques:
- La unitat central de procés, que conté el
processador i la memòria. Té la funció
d’executar el programa emmagatzemat a la
seva memòria.
- La unitat d’entrades s’encarrega de rebre la
informació dels sensors i detectors i lliurar-la a
la unitat central de procés.
- La unitat de sortides rep els senyals de la
unitat central de procés i les adequa als
dispositius de sortida.
El processador és capaç d’interpretar les
instruccions que determinen les accions a realitzar,
internament o externa, en funció de l’estat de les
entrades i de les variables internes. El processador
ha de llegir les instruccions a la memòria i executarles seqüencialment, és a dir una darrera l’altra. Això
vol dir que la lectura i execució de tot un programa
necessita un temps: el temps d’execució o de cicle
(scan time).
En acabar la última instrucció torna a executar la
primera, és a dir, treballa cíclicament i a una
velocitat molt gran.
Robòtica
Robots i manipuladors
Els llenguatges de programació dels autòmats
estan orientats al control i, per tant, són específics
per aquests equips. Cada fabricant indica per cada
un dels seus autòmats amb quins llenguatges es
poden programar i el repertori d’instruccions.
Els tres llenguatges més emprats són:
- Booleà o llista d’instruccions.
- Diagrama de contactes (Ladder diagram)
- Blocs funcionals o logigrama
El Booleà es tracta d’un llenguatge similar als de
programar en ordinadors. Els altres dos es basen
en sistemes gràfics, el de diagrama de contactes
es representen els circuits de les entrades com
contactes oberts o tancats i l’acció que
desencadenen, i en els blocs funcionals
s’estableixen les relacions lògiques en un
logigrama.
L’escriptura del programa es pot fer des de la
consola de programació connectada al autòmat, o
bé en un ordinador i en acabar es transfereix a
través d’algun port. Abans però es pot realitzar la
simulació virtual del programa.
Robòtica
Robots i manipuladors
En la programació dels autòmats, la
metodologia proporciona eines que
sistematitzen les idees i la seva
implementació. Hi ha un sistema gràfic
especialment desenvolupat per programar
en autòmats, es tracta del GRAFCET
(Graphe de Comande Etape Transition). En
un GRAFCET es representen
seqüencialment les etapes per les que ha de
passar un automatisme (rectangles) i les
transicions entre etapes (línies d’unió entre
etapes).
Robòtica
Robots i manipuladors
Exemple d’autòmat programable: Zelio
Zelio és el nom d’una gamma d’autòmats de l’empresa
Schneider Electric pensats per a petites aplicacions que es
programa amb molta facilitat. D’aquí que en els centres
educatius hi hagi un entrenador didàctic basat en el model
SR1-B121BD. Les prestacions d’aquest autòmat són:
- 6 entrades binàries
- 2 entrades duals: analògiques o binàries
- 4 sortides a relé
- Rellotge intern
- Temporitzadors
- Comptadors
- Pantalla i teclat integrats en la unitat
- Port de comunicacions per connectar-se amb l’ordinador
Robòtica
Robots i manipuladors
En aquest moment la gamma de Zelio s’ha actualitzat a la versió 2 amb noves i millors
prestacions.
Per a l’escriptura o modificació d’un programa, l’autòmat disposa d’un teclat i una petita pantalla
totalment autònom. Aquest sistema va bé per entrar programes curts però resulta molt pesat per
programes llargs, per això es fa amb el programari Zelio-soft que l’acompanya. Amb aquest
s’elabora el programa de control i se’n pot fer la simulació per verificar el seu funcionament i
poder-lo millorar. Després es transfereix a l’autòmat a través de la connexió amb el port de
comunicacions. L’autòmat emmagatzema el programa a la seva memòria no volàtil, és a dir que
s’hi manté encara que es quedi sense alimentació externa.
Robòtica
Robots i manipuladors
Els circuits integrats programables PIC
Els PIC (Peripheral Interface Controller) són xips electrònics
que incorporen un processador, memòria, entrades i sortides
per comunicar-se amb l’exterior i altres funcionalitats molt
interessants.
Això li dóna una gran potència per a ser emprats en l’automatització de molts dispositius a un
preu extraordinàriament baix. Actualment ja hi ha milions de circuits d’aquest tipus que
formen part de molts aparells i màquines.
Uns tipus de PIC molt pràctics són els de la gamma Picaxe ja que incorporen el llenguatge de
programació (BASIC) i resulten molt fàcils de programar.
Robòtica
Robots i manipuladors
Un esquema en blocs simplificat dels Picaxe és la següent:
Memòria RAM
Memòria Flash
Memòria ROM
Port
COM
Processador
Unitat d’entrades
Entrades
digitals
Entrades
analògiques
Unitat de sortides
Unitat
d’alimentació
5V
Robòtica
Robots i manipuladors
Disposa d’un processador d’ordres, el veritable cervell del sistema, de diferents tipus de
memòria, de la unitat d’entrades, tan digitals com analògiques, d’una unitat de sortides i d’un port
de comunicacions.
Per a què són necessaris tres tipus de memòria?. La memòria ROM la grava el fabricant amb
l’intèrpret del llenguatge de programació. La memòria Flash és on queden guardats els
programes de control que l’usuari hi envia. El fet de ser del tipus Flash la informació hi queda
resident encara que desaparegui la tensió d’alimentació. Per tant un xip PICAXE una vegada
programat pot executar el programa sense haver d’estar connectat permanentment a l’ordinador.
La memòria RAM és necessària per a que el processador realitzi les seves operacions.
El port de comunicacions permet la connexió del PIC amb l’ordinador i fer-hi la transferència del
programa elaborat a l’ordinador.
La unitat d’entrades gestiona la entrada de dades segons siguin digitals o analògiques.
Habitualment en la gamma PICAXE hi ha entrades que poden actuar com a binàries o com a
digitals, segons s’hagi programat.
Robòtica
Robots i manipuladors
El xip funciona amb una alimentació de 5 V, tensió que cal respectar per al seu funcionament
correcte i, sobretot, no s’ha de superar per evitar que es malmeti. De la mateixa manera és
important no invertir la polaritat. Les entrades i les sortides externes treballen, doncs, amb
senyals referides a aquesta tensió.
El xip Picaxe més senzill, però no per això menys potent, és el PICAXE-08M que té només vuit
potes i disposa de les prestacions següents:
- 80 línies de programa (256 bytes)
- 5 potes per a entrades i/o sortides, repartides de la forma següent:
-1 a 4 entrades (3 entrades analògiques màxim) o
- 1 a 4 sortides (1 sortida pot generar polsos modulats en amplada i
generar tons musicals)
- Pot llegir i enviar senyals de comandament amb infraroig.
El nombre total de línies d’entrada/sortida és de 5. Per tant, una opció possible seria disposar
de quatre entrades i una sola sortida. Fixeu-vos que cada pota pot realitzar diverses funcions,
però no totes alhora:
Robòtica
Robots i manipuladors
Pot
a
Nomenclatura
Funció
1
+V
Entrada positiu alimentació
2
Serial In
Entrada port comunicacions
3
In 4 / Out 4 / ADC 4
Entrada 4 / Sortida 4 / Entrada
analògica 4
4
Input 3 / Infrain
Entrada 3 / Entrada infraroig
5
In 2 / Out 2 / ADC 2 / pwm /
tune
Entrada 2 / Sortida 2 / Entrada
analògica 2 / Sortida de polsos
modulats / Sortida tons musicals
6
In 1 / Out 1 / ADC 1
Entrada 1 / Sortida 1 / Entrada
analògica 1
7
Out 0 / Serial Out / Infraout
Entrada 0 / Sortida port
comunicacions / Entrada senyals
infraroig
8
0V
Zero volts
Robòtica
Robots i manipuladors
Una de les plaques que el fabricant ofereix per iniciar-se en els PICS és el model AXE092.
L’esquema elèctric d’aquesta placa permet veure la senzillesa del circuit annex per muntar una
aplicació.
Robòtica
Robots i manipuladors
Programació
Per a la programació es disposa d’un únic programari, senzill i molt intuïtiu, per a tota la gamma
de xips. El qual està en molts idiomes. La instal·lació és única i una vegada instal·lat es pot
canviar l’idioma, al menú View, opció Options. En aquest mateix quadre de diàleg es tria el model
de PICAXE amb el que treballarem.
Robòtica
Robots i manipuladors
L’escriptura del programa de control, es pot fer amb l’editor de diagrames de flux o amb
llenguatge de programació BASIC:
El diagrama de flux es pot convertir automàticament a la llista d’instruccions en BASIC, però no
a l’inrevés. La conversió es fa a l’opció Convertir Organigrama a BASIC, al Menú PICAXE.
Robòtica
Robots i manipuladors
Per iniciar un diagrama de flux, cal escollir l’opció Nuevo Organigrama, al submenú Nuevo del
menú Archivo. A partir d’aquest moment es disposa de la barra d’icones per a construir el
diagrama de flux.
Al fer clic a la icona de sortides, out, apareixen tot un conjunt de noves icones per al control de les
sortides:
Robòtica
Robots i manipuladors
En el cas de les temporitzacions, apareixen les icones següents:
Els paràmetres, com el relatiu al número de sortida o al temps d’una temporització, cal introduirlos a la part inferior de la finestra després d’haver incorporat l’acció a l’organigrama i fer clic al
damunt del símbol.
Robòtica
Robots i manipuladors
Simulació
La simulació s’atura fent un clic amb el botó esquerre del ratolí a qualsevol part de la finestra. Per
verificar el funcionament correcte l’editor disposa d’un simulador per avaluar el funcionament del
programa de control, tant en l’opció de diagrama de flux com en la programació literal. L’execució
de la simulació verifica també que totes les connexions de l’organigrama i la sintaxi del programa
sigui correcta. Per a la verificació apareix un panell per seguir el procés del programa i alhora
indica sobre l’organigrama o el programa BASIC, quin punt està verificant, en color vermell. En el
panell apareixen les vuit potes del xip i el seu estat.
Robòtica
Robots i manipuladors
Per tenir una visió més real de la simulació, el programa ofereix l’opció de mostrar les seves
plaques d’experimentació amb les sortides monitoritzades amb LED i les entrades amb polsadors
virtuals. S’activa a l’opció Organigrama/Product Sims/School Experimenter/AXE092/School
Experimenter. Els efectes es veuen a l’hora de posar en marxa la simulació.
Si el programa funciona correctament es pot convertir a llista d’ordres BASIC, amb l’opció
corresponent.
Robòtica
Robots i manipuladors
Transferència del programa al xip
La transferència del programa al xip es realitza a través del cable de connexió USB o del port
COM, al xip, el qual rep la informació a la pota 2 a través d’un connector tipus jack incorporat a
la placa d’experimentació. Recordeu que el circuit ha d’estar alimentat!
Robòtica
Robots i manipuladors
En el programa editor, en primer lloc cal escollir el port on està connectat el cable, a través del
quadre de diàleg que s’obre amb l’opció Opciones..., del menú Ver.
Robòtica
Robots i manipuladors
En la pantalla d’edició del diagrama de flux o de la finestra de BASIC, cal fer clic a la icona de
transferència del programa, i si la comunicació és correcta apareixerà una finestra amb la
indicació de la descàrrega del programa. En acabar mostra un missatge de transferència correcta,
i amb la quantitat de memòria que ocupa el programa transferit. Aquest mateix programa el
podríem anar transferint tantes vegades com fes falta per programar diferents circuits.
A partir d’aquest moment el circuit ja es pot desconnectar de l’ordinador i funcionarà de forma
autònoma amb el programa que s’ha incorporat a la seva memòria Flash.