Programación de Robots Lego con

LabVIEWLabVIEW

Benjamin CelisIngeniero de Aplicaciones, National Instruments

3

¿Por qué la Academia?

En centros educativos apoyamos el camino de los futuros ingenieros y científicos.

¿Quiénes

serán los 2 años de

primaria.

4

serán los

Ingenieros

del 2020?

primaria.

8 años de edad.

Software MINDSTORMS NXTSoftware completamente nuevo

Impulsado por National Instrument’s LabVIEW

5

Iconos de fácil posicionamiento.

Fácil programación desde nivel

principiante hasta avanzado!

18 desafíos guiados con

instrucciones de construcción,

programa de soporte, tips, trucos y

mas!

LEGO MINDSTORMS NXT

Descripción del producto.

• Sistema de construcción técnico

• Bloque Inteligente:

� Procesador de 32 Bit

� USB 2.0 y Comunicación Bluetooth

6

� USB 2.0 y Comunicación Bluetooth

� Pantalla de 100 x 64 pixeles

� 3 salidas

� 4 entradas

� Altavoz – 8 KHz de calidad de sonido

� Alimentación, 6 Baterías AA .

LEGO MINDSTORMS NXT

Descripción del producto.

• Sensores

� Luz

� Sonido (dB)

� Ultrasónico (distancia)

� Contacto (+ axel slot)

7

• Motores

� Mayor potencia

� Sensor de giro

Papel de LabVIEW en LEGO MINDSTORMS

8

ROBOLAB -- 1998

LEGO MINDSTORMS

NXT Software–2006

LabVIEW Toolkit para

LEGO MINDSTORMS NXT Software – Q4 2006

LabVIEW Toolkit para LEGO MINDSTORMS NXTNoviembre del 2006, se lanzo LabVIEW Toolkitpara LEGO MINDSTORMS NXT

� Distribución:

Descarga gratuita y disponible en ni.com/mindstorms

� Publico:

Comunidades de usuarios, usuarios de LabVIEW, Escuelas y Universidades.

9

LabVIEW, Escuelas y Universidades.

� Capacidades:

Usuarios de LabVIEW (7.1 a 8.50) pueden programar el NXT usando LabVIEW

Creadores de Software y Hardware libres pueden crear bloques para MINDSTORMS NXT usando LabVIEW Express VI technologyPR

Aplicaciones y Beneficios del NXT Toolkit.

• Introducción al diseño de programas en LabVIEW

• Proporciona a los estudiantes de Ingeniería una

plataforma sencilla de utilizar

• Habilidades para cursos de alto nivel

10

• Fácil paleta de herramientas

• Listo para usarse

• Aprendizaje en tiempo real

Aplicaciones.

Ejercicios para introducir los conceptos básicos de programación:

1. Interfaz de LabVIEW usando el NXT Toolkit

2. Resolución de Problemas

3. Entradas y Salidas

4. Sensor de retroalimentación

11

5. Maquinas de Estado

1

2

3

Tribot en movimiento

• Interfaz de LabVIEW

• Diagramas de bloques

• Aprendiendo sobre VI

• Funciones de movimiento

• Resolución de problemas

12

• Resolución de problemas

Visualización de la manipulación de la rotación de 3 servomotores del

Tribot, en una gráfica, a través de conexión USB o Bluetooth.

Control de Servomotores

13

• Create NXTObject

Permite la conexión mediante USB

• Find NXT

14

• Find NXT

Permite la conexión mediante Bluetooth

Programación en LabVIEW con el NXT Toolkit.

Uso de las herramientas del NXT Toolkit dentro de labVIEW.

Programación en LV

15

• Sync Time

Movimiento del Tribot hacia adelante y Atrás.

• Sync Distance

16

• Sync Distance

Movimiento del Tribot hacia la Derecha y la Izquierda.

• NXT Terminal

Permite descargar la programación en el bloque del NXT.

17

Reto propuesto

Movimiento del Tribot bajo un plano similar al numero ocho.

Rutinas de Movimiento

18

Evitar Obstáculos

• Sensor de contacto

• Sensor ultrasónico

• Estructuras While loops

• Estructuras Case

19

Visualización de la manipulación del Sensor Ultrasónico y el de

Contacto del Tribot, en una gráfica, a través de conexión USB o

Bluetooth.

Sensor Ultrasónico y de Contacto

20

Secuencia normal:

Detectando y Evitando Obstáculos

21

Secuencia con obstáculos:

• Motor Distance

Permitirá manipular las tenazas del Tribot.

• Estructura While

Ejecuta las acciones dentro de este, hasta que la condición

22

Ejecuta las acciones dentro de este, hasta que la condición

se lleve a cabo.

• Ultrasonic Sensor

Representa el Sensor Ultrasónico del Tribot.

• Case Structure

Contiene múltiples sub-diagramas y es ejecutado cada vez

23

Contiene múltiples sub-diagramas y es ejecutado cada vez

que se cumple el caso True o False.

• Touch Sensor

Representa el Sensor de Contacto del Tribot.

• Sound Sensor

Representa el Sensor de Sonido del Tribot.

24

Representa el Sensor de Sonido del Tribot.

Retroalimentación de los Sensores.

• Sensor de luz

• Control de retroalimentación

• Maquinas de estado

25

Visualización de la manipulación del Sensor de Luz en una

gráfica, a través de conexión USB o Bluetooth.

Sensor de Luz

26

Hay dos maneras en las que un sensor de luz puede ser usado: para

retroalimentación o para un sistema controlado por movimiento.

Una manera de usar el Sensor de Luz, es como un switch binario o digital

es:

�Si el sensor esta arriba de 50 (blanco), esta activo.

�Si el sensor esta debajo de 50 (negro), esta inactivo.

Sensor de Luz Como Switch

27

�Si el sensor esta debajo de 50 (negro), esta inactivo.

Una manera de seguir una línea usando el Sensor de Luz como Switch

Binario, es como el siguiente ejemplo:

• Desarrollo de un programa para un robot seguidor de Luz .

28

Asume que el Sensor de Luz toma el promedio de la intensidad de la

luz que es detectada sobre una pequeña área. Es así como el sensor

pasa hacia una línea negra, se muestra en el siguiente ejemplo:

Sensor de Luz Como Sensor Analógico

29

Comunicación Inalámbrica

• Enviar/Recibir mensajes

• Uso de mensajes para

manejar acciones.

• Robot que imita

30

Instalando una conexión Bluetooth entre dos Tribots NXT.

Mediante configuración de los Bloques.

Conexión Bluetooth

31

• Creación de código para enviar mensajes Bluetooth

Se programa un Tribot NXT para que realice una serie de

acciones y las envíe vía Bluetooth.

Mensajería Bluetooth

32

Creación de códigos para recibir mensajes vía Bluetooth

Se programa un Tribot NXT para que realice una acción, cuando

reciba un mensaje vía Bluetooth.

33

Programar un Tribot NXT que copie los movimientos del

motor de otro Tribot.

El reto es hacer que un Tribot imite totalmente los movimientos

de otro por copia de acciones vía Bluetooth.

Robot que Imita

34

Maquinas de Estado

• Sensor de sonido

• Contador de eventos

• Maquinas de estado avanzadas

35

Usar LabVIEW para conocer como trabaja el Sensor de

Sonido.

En la gráfica

podremos observar

como trabaja

Sensor de Sonido

36

nuestro Sensor de

Sonido.

Crear un programa que cuente el numero de sonidos que el

Tribot escucha.

Que cada vez que el

Tribot registre un

Contador de Eventos

37

Tribot registre un

sonido, lo cuente.

Controlar el Tribot usando el Sensor de Sonido.

Utilizando chazquido de los dedos y con intervalos de dos

segundos, deberá interpretar:

Máquinas de Estado Avanzadas

38

• 1 sonido, vuelta a la izquierda

• 2 sonidos como vuelta a la derecha

• 3 sonidos o mas, como un comando de stop.

¿Como se distribuye?

• http://www.ni.com/academic/mindstorms/resources.htm

• Articulo en Dev Zone

• Webcast

• Comunidades en

internet

39

internet

Instituciones interesadas.

• A&M

• UT

• GT

• VT

• Panama

• Kirkwood

• NI Field Sales force

40

• VT

• UVa

• Kettering

• NI Field Sales force

� Jeff Steele

� Charlie Knapp

LEGO Generalidad de los productos académicosVisión del Progreso según el nivel educativo.

Mate

mátic

as

Cie

ncia MINDSTORMS

Science

2007

LabVIEWTM for

MINDSTORMS

41

Primaria Secundaria Preparatoria Universidad

3er al 6to Año 1er al 3er Año 1er – 6to Semestre Desde el 1er

semestre.

Mate

mátic

as

MINDSTORMS

Education NXT

2006

MINDSTORMS

2007Ing

en

iería

s d

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o y

Tecn

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s IC

T

LEGO MINDSTORMS NXT

• LabVIEW : LabVIEW esta apoyando a todos los jóvenes y niños para realizar sus propios robots!

• Capacidad de LabVIEW: El software MINDSTORMS NXT permite junto con LabVIEW el crear nuevas plataformas de software para su uso desde escuelas primarias hasta universidades.

42

• Apoyando el camino para los futuros Ingenieros y Científicos: El uso de los LEGO MINDSTORMS NXT en las escuelas, ayuda a incrementar la familiaridad de los estudiantes con la programación grafica, antes de que ellos entren en la universidad.

• LabVIEW para LEGO MINDSTORMS: NI LabVIEW para LEGO MINDSTORMS, permitiendo la programación del NXT en LabVIEW y desarrollar nuevo hardware y software.

Preguntas

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“El conocimiento es sólo parte del aprendizaje – el aprendizaje verdadero viene con

la experiencia.” - Seymore Papert

Agenda

44