DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN UN SISTEMA INTELIGENTE EN UN CARRITO PARA EL

SEGUIMIENTO DE TRAYECTORIAS

ALUMNO:

PROFESOR : Roberto Tantalean Carrasco

TEMA : Agentes Inteligentes

CURSO: Inteligencia Artificial

CICLO/AULA : “VII” A-504

TURNO : Noche

2013

INDICE

Introducción……………………………………………………………………………3

I. GENERALIDADES DEL PROYECTO

I.1 Planteamiento del Problema…………………………………………………..4

I.2 Objetivo General………………………………………………………………..5

I.3 Objetivo Específico……………………………………………………………..5

I.4 Justificación del Problema……………………………………………………..6

I.5 Método de Trabajo……………………………………………………………...6

II. ANÁLISIS DEL SISTEMA

II.1 Especificación de los Requerimientos……………………………………….7

II.2 Análisis del Sistema……………………………………………………………7

II.3 Técnica de IA a usar…………………………………………………………...8

II.4 Diseño del Sistema Inteligente……………………………………………...10

III. DESARROLLO DEL PRODUCTO

III.1 Selección del lenguaje de programación y software de circuitos………11

III.2 Codificación del Software…………………………………………………...12

III.3 Prototipo del Producto……………………………………………………….13

IV. RESUMEN EJECUTIVO………………………………………………………...16

V. Bibliografía…………………………………………………………………………16

Introducción

¿Qué es un carrito seguidor de línea?

Es una máquina que puede seguir un camino. El camino puede ser visible

como una línea negra, en una superficie blanca o viceversa; o este puede ser

como un campo magnético invisible.

¿Por qué construir un seguidor de línea?

Como un programador, se tiene la oportunidad de “enseñar” como se puede

seguir una línea como si fuera un mecanismo humano, respondiendo a

estímulos dados al sistema.

Las aplicaciones prácticas de un seguidor de línea son: Carros automatizados

corriendo sobre un camino magnético, facilita la guía de un sistema para la

industria de robots, etc.

Prerrequisitos:

- Conocimientos básicos de circuitos electrónicos digitales y análogos.

- Conocimientos acerca de programación básica.

- Interés, una actitud innovadora y perseverancia.

I. GENERALIDADES DEL PROYECTO

I.1 Planteamiento del Problema

Los carritos seguidores de línea son robots muy sencillos, que cumplen una única misión: seguir una línea marcada en el suelo (normalmente una línea negra sobre un fondo blanco). Son considerados los "Hola mundo" de la robótica.

Los carritos con sensores son como un rastreador que detecta la línea a seguir por medio de sensores. Hay muchos tipos de sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, por razones de costos y practicidad los más comunes son los sensores infrarrojos (IR), que normalmente constan de un LED infrarrojo y un fototransistor.

El propósito del presente proyecto es elaborar un aparato capaz de detectar rutas dispuestas a partir de unos sensores conectados con unas antenas que le facilitaran detectar la ruta que debe seguir, haciendo uso de una codificación para las órdenes que debe seguir el aparato.

I.2 Objetivo General

Diseñar e implementar un sistema de seguimiento de trayectorias hecha por un carrito a través de agentes inteligentes.

I.3 Objetivo Específico

Describir las aplicaciones del seguimiento de trayectorias de un robot que son utilizadas actualmente.

Analizar las diferentes técnicas para la facilitación del seguimiento de trayectorias.

Modelar estratégicamente la estructura del agente inteligente.

Desarrollar el Sistema funcional (programa) del agente inteligente.

Simular el sistema del agente inteligente

I.4 Justificación del Problema

Un agente inteligente es un programa especialmente concebido para realizar ciertas tareas de manera autónoma en una red por encargo de un usuario. Esta

herramienta permite ganar tiempo en la vigilancia y la colecta de información de interés para la empresa. El usuario define los parámetros de la tarea que realizará de manera autónoma el agente, luego el agente informa de los resultados al usuario.Este proyecto se eligió ya que se basa en una tecnología tan novedosa y a la vez potente como es el JAVA que es un componente de programación de los agentes inteligentes.

Java es un lenguaje de programación con el que podemos realizar cualquier tipo de programa. En la actualidad es un lenguaje muy extendido y cada vez cobra más importancia tanto en el ámbito de Internet como en la informática en general.

Una de las principales características por las que Java se ha hecho muy famoso es que es un lenguaje independiente de la plataforma. Eso quiere decir que si hacemos un programa en Java podrá funcionar en cualquier ordenador del mercado. Es una ventaja significativa para los desarrolladores de software, pues antes tenían que hacer un programa para cada sistema operativo, por ejemplo Windows, Linux, Apple, etc. 

I.5 Método de Trabajo

Utilizaremos los Agentes inteligentes (AI), ya que, Un agente inteligente, es una entidad capaz de percibir su entorno, procesar tales percepciones y responder o actuar en su entorno de manera racional, es decir, de manera correcta y tendiendo a maximizar un resultado esperado. Es capaz de percibir su medioambiente con la ayuda de sensores y actuar en ese medio utilizando actuadores (elementos que reaccionan a un estímulo realizando una acción).

Un agente inteligente puede ser una entidad física o virtual. Si bien el término agente racional se refiere a agentesartificiales en el campo de la Inteligencia Artificial, también puede considerarse agentes racionales a los animales incluido el hombre.Por consiguiente nuestro proyecto, debido a su implementación, utilizará dicho método.

II. ANÁLISIS DEL SISTEMA

II.1 Especificación de los Requerimientos

REQUERIMIENTOS FUNCIONALES:

- Analizar las rutas dispuestas.

- Modificar y/o actualizar la información del ambiente.

- Controlar el seguimiento de línea mediante sensores.

- Seguimiento de línea negra.

REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES:

- Los materiales utilizados no son muy costosos.

- El sistema debe ser eficiente y fiable.

II.2 Análisis del Sistema

La idea del grupo es que desde ese punto inicial y con solo encender el robot con una batería, el robot se desplace

Responder o actuar sobre el ambiente mediante efectores

Analizar y formular una acción

Observar mediante sensores el entorno

sin tener que molestarse en vigilarlo ni manipularlo de ninguna otra forma. El propio robot, cuando termine su descarga, esperare nuevas órdenes de seguimiento.

II.3 Técnica de IA a usar

Agentes bien informados de todo lo que pasa:

Este tipo de agente guarda estados internos lo que nos sirve sin consideración para ejecutar una acción. Los sensores no nos pueden informar a la vez de todos los estados que maneja nuestro ambiente, es por este caso que el agente necesita actualizar algo de información en el estado interno. Este le permite discernir que entre estados del ambiente que generan la misma entrada de percepciones pero, sin embargo; para cada uno de los estados se necesitan acciones distintas.

Matriz PAMA del robot seguidor de línea :

1. Percepciones: El agente rastreador (seguidor de líneas), tiene que disponer de una percepción suficientemente precisa como para poder realizar un seguimiento de la línea con una cierta precisión y sin oscilaciones. Por lo tanto su sistema de percepción deberá aceptar las líneas dispuestas.

2. Ambiente: El ambiente es una pista negra sobre un fondo blanco. Existe suficiente diferencia de color como para no confundirlos en condiciones normales.

3. Acciones: Las acciones serán la de moverse por la pista de acuerdo a las percepciones, de una forma lo más parecida posible al movimiento deseado.

4. Metas: Una de sus metas será el seguimiento de la pista de la forma más fiel posible.

DIAGRAMA DE FLUJO

II.4 Diseño del Sistema Inteligente

De acuerdo a la matriz PAMA, en esta proyecto de agente inteligente parece bastante adecuado plantear el agente relejo de estado interno debido a los conceptos ya mencionados.

III. DESARROLLO DEL PRODUCTO

III.1 SELECCIÓN DEL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN Y SOFTWARE DE CIRCUITOS

PROTEUS es un entorno integrado diseñado para la realización completa de proyectos de construcción de equipos electrónicos en todas sus etapas: diseño, simulación, depuración y construcción. La suite se compone de cuatro elementos, perfectamente integrados entre sí: 

ISIS, la herramienta para la elaboración avanzada de esquemas electrónicos, que incorpora una librería de más de 6.000 módulos de dispositivos digitales y analógicos.

ASSEMBLER ,el término ensamblador (del inglés assembler) se refiere a un tipo de programa informático que se encarga de traducir un fichero fuente escrito en un lenguaje ensamblador, a un objeto que contiene código máquina, ejecutable directamente por el microprocesado.

III.2 Codificación del Software ( ASSEMBLER )

INCLUDE "P16F877A.Inc"CBLOCK .12aux1,aux2,aux3,aux4,aux5,aux6,aux7,aux8,aux9,aux10,aux11,aux12,CONTADOR,aux13,aux14,aux15EndcORG 00GOTO INICIOORG 05

INICIO bsf STATUS,RP0clrfTRISBmovlwb'11111111'movwfTRISAbcfSTATUS,RP0CLRF PORTBCLRF PORTAmovlw.4movwfCONTADORmovlwb'00001111'movwfaux4movlwb'00000110'movwfaux5movlwb'00000011'movwfaux6movlwb'00000001'movwfaux7movlwb'00000000'movwfaux8movlwb'00001100'movwfaux9movlwb'00001000'movwfaux10movlwb'00000111'movwfaux11movlwb'00001110'movwfaux12DERECHAmovlw b'00000101'movwf PORTBcall pausamovlw b'00000000'movwf PORTBcall pausaGOTO CICLO

IZQUIERDAmovlw b'00000110'

movwf PORTBcall PAUSAmovlw b'00000000'movwf PORTBcall PAUSAGOTO CICLOADELANTEmovlw b'00000100'movwf PORTBGOTO CICLOatrasmovlw b'00001000'movwf PORTBGOTO CICLOPARARCLRF PORTBgoto PARAREND

III.3Prototipo del Producto

ELEGIMOS LOS MATERIALES Y SUS POSICIONES EN EL CARRITO

Se debe elegir entre seguidor de línea negra o blanca para poder elegir entre los diferentes tipos de sensores disponibles y adaptarse a las necesidades de la aplicación. Se eligieron entonces los sensores CNY70, que tienen precisión, son de fácil uso y económicos

.

Elegir las llantas, el número de ellas y la ubicación en el seguidor.

1. Se decidió ubicar los sensores al frente con una separación igual a la del ancho de la línea negra, para que detecten los bordes de la misma.

2. Se eligieron tres llantas. Dos traseras grandes de aproximadamente 6cms. De diámetro y una central delantera de 2cms. Aproximadamente. Esta se ubicó sola adelante para permitirle mejor maniobrabilidad y giro al carrito.

Escogimos las baterías a utilizar para alimentar el carrito.

Como se trataba de dispositivos de bajo consumo casi todos elegimos ubicar baterías recargables de 9v, que aunque brindan muy poca corriente, son livianas y permiten la alimentación a todos nuestros componentes. Además el tiempo de uso del carrito va a ser por instantes cortos lo que nos permite esta elección. No optamos por baterías más grandes tipo eléctricas pues si bien su potencia y amperaje son muy buenos también tienen gran peso y tamaño, más adecuadas para un SUMO.

DIAGRAMA SEGUIDOR DE LÍNEA

Ruedas Traseras

Motor

Sensores

Rueda Delantera

PROTEUS

IV. RESUMEN EJECUTIVO

Un robot seguidor de línea se clasifica en el campo de la robótica móvil. La

tarea fundamental de un robot móvil es el desplazamiento en un entorno

conocido o desconocido, por tanto es necesario que posea tres funciones

fundamentales, la locomoción (nivel físico), la percepción (nivel sensorial) y

la decisión (nivel de control).

Nuestro proyecto consiste en la construcción de un robot capaz de seguir

una línea con ciclo cerrado (pista-circuito), en cualquier tipo de forma o

trayectoria.

V. BIBLIOGRAFIA

LIBROS:

Fernando Agustín Ramírez Icaza, Agentes inteligentes de software o softbots, Universidad de Lima. Facultad de Ingeniería de Sistemas, 2003

Francisco Escolano, Miguel Ángel Cazorla y otros, Inteligencia artificial: modelos, técnicas y áreas de aplicación, 2003

ENLACES:

http://es.wikipedia.org/wiki/Robot_seguidor_de_l%C3%ADnea

http://www.oocities.org/televisioncity/9387/TesisJustificacion.htm

http://robotica.li2.uchile.cl/EL63G/capitulo2.pdf

http://www.sepi.esimeazc.ipn.mx/cv/cv_FigueroaGGM/maricela%20eim/ (7).pdf

http://itzamna.bnct.ipn.mx:8080/dspace/bitstream/123456789/2593/1/ ROBOTSMOVILES.pdf

http://itzamna.bnct.ipn.mx:8080/dspace/bitstream/123456789/2593/1/ ROBOTSMOVILES.pdf