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05 - Robótica. Repaso y ejemplo de algoritmo (evita-obstáculos) - Contenido educativo

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Subido el 24 de marzo de 2021 por Juan Ramã‼N G.

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Repaso de los conceptos básicos de programación de robots y construcción de un ejemplo de algoritmo (robot evita-obstáculos) representado por su diagrama de flujo.

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Entonces, el otro día de todas formas estuvimos viendo un repaso de lo que eran las estructuras 00:00:10

de los diagramas de flujo que ya vimos al principio del curso, ¿vale? Pues vimos que 00:00:17

teníamos la secuencia que venía dada por estos tres elementos, ya, voy a hacer un repaso 00:00:23

de todo, ¿vale? La secuencia, que son esos tres elementos, las flechas que nos indican 00:00:33

los rectángulos que nos dicen las acciones que nosotros estaríamos ejecutando sin interacción con el exterior 00:00:39

y el romboide que son las acciones que yo ejecuto con algún tipo de interacción con el exterior. 00:00:47

Luego, por otro lado, tengo las decisiones, la separación del camino. 00:00:53

A este rombo se llega por un único camino, que es el camino de entrada, 00:01:03

por donde viene el programa, ejecuta algo así, y tiene dos salidas, una para sí y otra para no. 00:01:07

Y aquí en medio tenemos una pregunta, ¿vale? 00:01:15

Tenemos secuencia, tenemos decisiones, y luego tenemos bucles que vimos que había tres tipos. 00:01:20

El bucle for, que es una palabra que se dice un poco en inglés, porque vais a encontrarlo en montones de sitios, ¿vale? 00:01:29

en inglés. Entonces, para que os lo suplique también a las palabras en inglés. For es 00:01:42

el núcleo para, while es el núcleo mientras y el until es el hasta. ¿Vale? Tres tipos 00:01:47

de bucles. Que vimos que el primero era cuando sabíamos cuántas veces había que repetirlo. 00:02:00

El segundo se ejecutaba mientras que se cumpliera una condición, con lo cual no es un número 00:02:05

fijo de veces, sino que se va a repetir mientras que se cumpla una condición. Y el último 00:02:10

es, se va a repetir hasta que se cumpla una condición. Por lo tanto, el mientras, cuando 00:02:15

se cumple la condición, me mantengo ejecutando las órdenes que están dentro del bucle, 00:02:21

¿vale? Mientras que está ejecutándose, con lo cual, tengo que evaluar y si se cumple 00:02:26

dentro. Y el hasta, que es al contrario, se va a ejecutar hasta que se cumpla la condición. 00:02:31

Cuando se cumple la condición, lo que me hago es que ya me salgo del mundo. 00:02:37

No repito más. 00:02:40

¿Vale? 00:02:41

Es decir, esto es lo diferente. 00:02:42

Pero claro, si lo pensáis, es lo mismo que hacemos nosotros, ¿no? 00:02:43

Yo qué sé, te dice tu madre, vete a jugar mientras haya luz. 00:02:47

Mientras haya luz. 00:02:50

¿Qué ocurre cuando no se cumple la condición que te ha dado tu madre? 00:02:55

Se acabó. 00:03:00

Acá. 00:03:00

¿Y qué pasa si te dice lo contrario? 00:03:01

Vete a jugar hasta que anochezca. 00:03:03

Entonces, el que se cumpla la condición, 00:03:07

en este caso lo que implica es que tú te vuelves a casa. Antes era cuando dejaba de cumplirse 00:03:09

y ahora es cuando se cumple. ¿Entendéis? Pues estos son los diagramas de flujo y hacemos 00:03:15

dibujitos aquí con la secuencia de órdenes. Bien. Luego, el último día estuvimos viendo 00:03:23

qué era un robot. ¿Qué es un robot? ¿Qué componen un robot? ¿Qué partes componen 00:03:32

Tenemos, por un lado, entradas que son sensores. Esto nos va a meter dentro de nuestra placa de control información. 00:03:36

Entonces, ¿qué ejemplo de sensores vimos? El ejemplo de sensores puede ser, por ejemplo, el sensor de presión, también llamado botón. 00:03:55

un botón. Es un sensor de presión, cuando yo lo presiono se activa, cuando lo dejo de 00:04:16

presionar se desactiva. Por lo tanto, un botón es capaz de detectar la presión. También 00:04:25

tenemos sensores, por ejemplo, de temperatura, que me miden los temperaturas y me dan la 00:04:33

información de luminosidad, que se llaman LDR. Pues un sensor de luminosidad lo que 00:04:46

va a detectar es cuánta luz hay, si es de día o si es de noche, si hay mucha luz o 00:05:02

si hay poca. Por ejemplo, los sensores de luminosidad se utilizan para los focos de 00:05:07

los coches, los faros de los coches. Hay un sensor de luminosidad para algún lugar y 00:05:12

cuando la luminosidad cae por debajo de un determinado valor, los luces de los coches 00:05:16

También tenemos distancias, por ejemplo. 00:05:22

Son sensores que me permiten detectar a qué distancia se encuentra el objeto más cercano. 00:05:32

En cualquier caso, yo voy a medir. Hay sensores para todo el armamento de física, prácticamente. 00:05:38

Entonces, yo cojo y a través de un sensor mido una magnitud física a mi alrededor. 00:05:43

Y esa magnitud física la introduzco al robot, con lo cual el robot recibe información de lo que está pasando. 00:05:52

Tengo mis sensores de presión en la piel. 00:06:02

Si yo estoy de pie y de repente viene alguien por detrás y me toca la espalda para llamar mi atención, 00:06:06

los sensores de presión que yo tengo en mi espalda reciben esa información de la presión que está haciendo el dedo del que me está llamando 00:06:11

y me meten al cerebro esa información, oye, que te están tocando atrás. 00:06:19

Reciben la información y la introducen en el cerebro, que es nuestra placa de control. 00:06:23

O, por ejemplo, pues yo que sé, tengo también sensores de temperatura. 00:06:29

Si yo meto el dedo en el horno y si no lo quito, pues me muere. 00:06:33

Entonces tengo sensores de temperatura, también tengo, pues en los ojos tengo cámaras que me permiten identificar objetos a mi alrededor. 00:06:53

Tengo sensores de distancia en los ojos, ¿vale? 00:07:00

al tener visión tridimensional puedo detectar y analizar que es a la que se encuentran los objetos 00:07:03

con lo cual los sensores funcionan como esos elementos que introducen la información al robot 00:07:07

luego está la placa microcontroladora 00:07:14

es así, se utiliza en física en divisores para identificar los micros 00:07:18

y la sede controladora 00:07:41

el microcontrolador que funcione en los planos, no tiene ningún tipo de interés. 00:07:44

Dotarlos de inteligencia a través de un programa. 00:08:04

Y ese programa va a cumplir lo que hemos visto de los diagramas de flujo. 00:08:07

Es decir, van a ser una secuencia ordenada de pasos que van a resolver ciertos problemas. 00:08:13

Depende de lo que yo quiero que... 00:08:19

Bueno, yo estoy aquí de pie, me han tocado en la espalda, mis sensores de presión han detectado que me están... 00:08:20

Y entonces yo cojo y ¿qué hago? Ya he procesado, me están llamando. 00:08:32

¿Qué hago? Hago lo mismo. Recibe la información de los sensores, procesa a través de un programa esa información y toma decisiones. 00:08:38

Y decide, claro, yo, y sé que es el cansino del alumno que me está preguntando por la nota de la gente, y puedo no activar mis motores, ¿no? 00:08:55

Pero si no sé quién es y tengo curiosidad, me giraré. 00:09:07

Bueno, pues entonces lo que voy a hacer es activar mis salidas, que son los actuadores, que son los actuadores, y esas salidas que son mis actuadores, ¿qué pueden ser? 00:09:11

O pueden ser, por ejemplo, motores. O pueden ser servomotores, que son unos motores especiales. 00:09:28

Pueden ser luces. O puede ser un zumbador, por ejemplo. O más cosas. ¿Vale? Son dispositivos 00:09:44

que permiten al robot comunicarse con el exterior, devolver información o actuar de alguna forma 00:09:59

con el exterior. Por un lado tengo las entradas, por el otro tengo las salidas. ¿Vale? Zumbador. 00:10:06

Zumbador. ¿Vale? Un zumbador. Zumbador es un aparato que cuando lo activo, zumba. Hace 00:10:23

un ruido. Como un timbre. ¿Vale? Entonces, estos son los actuadores. Y esto es un robot. 00:10:31

Cuando yo construyo un robot, si le pongo dos sensores y un actuador, una luz, pues hago un robot muy sencillito, que hace muy pocas cosas. 00:10:40

Y si le pongo cientos de sensores y cientos de actuadores, pues hago un robot muy complicado. Claro, para el controlador. 00:10:50

Cualquier robot que encontréis, incluso los robots humanoides que hacen en China, que hacen un montón de cosas, son estos. 00:10:59

Al final, el circuito de desmonta son motores, son actuadores, son luces, son cámaras, son sensores auditivos, sensores de presión y un programa muy complicado que analiza todo eso. 00:11:14

También, claro, hay cables. Los sensores y los actuadores a mi placa de control. 00:11:27

¿Vale? Entonces ahora lo que vamos a hacer en este último trimestre es poner todo esto junto, la parte teorija y la parte práctica, vamos a tener que conectar sensores al controlador, vamos a tener que conectar actuadores al controlador, vamos a tener que hacer un programa para dotar de... 00:11:39

es nulo, yo no lo he dicho, tengo que decirle, tendrás que leer órdenes concretas, y una vez que haya hecho eso, hablemos con el robot, ¿vale? 00:12:05

¿Cómo funciona un programa de robots? Pues un programa de robots, normalmente, cumple siempre los mismos pasos, ¿vale? 00:12:32

Entonces cuando yo, fíjense, en un programa cualquiera, pues un programa puede hacer mil cosas, 00:12:51

pero un programa para robots siempre va a hacer lo que voy a poner ahora mismo. 00:12:56

Lo primero que va a hacer es leer los sensores, se va a conectar a todos los sensores que tiene y va a ver que información le llega de ellos, con lo cual lo primero que va a hacer es leer. 00:13:01

Como os digo, un procesador, siempre pensamos que es una cosa muy compleja, pero realmente un procesador es una cosa muy sencilla. 00:13:26

No hace nada y es bastante tonto. 00:13:38

De hecho, si yo simplemente leo algo, el robot automáticamente se olvida de ello. 00:13:42

¿Vale? Es decir 00:13:52

Si yo le digo 00:13:54

Léete la distancia del sensor de distancia 00:13:56

O léete la temperatura del sensor de temperatura 00:13:59

Él coge, recibe esa información 00:14:01

Y si no la apunta en algún sitio 00:14:03

Se olvida 00:14:06

Se le olvida 00:14:07

Por lo tanto siempre 00:14:08

Tiene que apuntarlo en algún sitio 00:14:10

Ese sitio donde apunta 00:14:13

Los valores 00:14:15

Un programa que se llama variables 00:14:17

Y son cajas vacías 00:14:18

una variable 00:14:21

es una caja vacía 00:14:24

que tiene una etiqueta 00:14:28

es una caja vacía 00:14:29

con una etiqueta, un nombre 00:14:34

¿vale? entonces por ejemplo 00:14:36

si yo tengo un sensor de distancia 00:14:38

pues me puedo hacer una caja 00:14:41

que tenga el nombre list 00:14:43

¿vale? entonces esta etiqueta 00:14:45

yo le llamo DST 00:14:46

o solamente la letra D, me da igual 00:14:48

es un nombre que yo le pongo 00:14:51

y ese nombre me identifica la caja 00:14:52

y aquí dentro 00:14:54

de esta caja 00:14:56

yo pondré 00:14:58

valores. 00:15:00

¿Vale? 00:15:04

Será mi forma de recordar. 00:15:04

Esto es una variable. 00:15:08

Y se llama 00:15:10

variable 00:15:10

porque si yo meto un valor, 00:15:11

lo recuerdo, pero en el momento en el que yo quiera 00:15:14

puedo meter otro valor. 00:15:16

Cuando meto otro valor, 00:15:18

el primero desaparece. 00:15:20

¿Vale? 00:15:22

Pero puedo recordar el segundo valor. 00:15:23

el valor va cambiando, puede cambiar a lo largo del programa, por eso se llama variable, 00:15:25

porque puede variar, es un contenido que no es un variable. Entonces, ¿qué voy a hacer 00:15:30

en el programa de robots? Pues mira, voy a leer unos sensores y claro, para no olvidarme 00:15:37

de lo que he leído, ¿qué tengo que hacer con esto? Tengo que apuntarlo, tengo que guardarlo 00:15:41

en variables, ¿vale? Guardar valores en variables, con lo cual guardamos los valores que yo he 00:15:47

he leído en variables y así luego me puedo acordar, ¿de acuerdo? Si yo tomo una caja 00:16:01

que se llama DIST, que tiene lo que yo he leído del sensor de distancia, al principio 00:16:07

del programa yo le digo sensor de distancia, dime la distancia al objeto más cercano, 00:16:12

él me dice 32 centímetros, y yo cojo su valor y lo coloco en la caja. Ahora ya, cada 00:16:16

vez que yo quiera hacer algo, pensar si está muy lejos, si está muy cerca, compararlo 00:16:23

con un valor, o tomar una decisión, puedo coger ese valor que está ahí almacenado 00:16:28

y mirar cuánto vale, porque ya me acuerdo de ello, porque lo tengo apuntado, ¿entendéis? 00:16:33

Esas son las variables, y las tenéis que ver así, como cajas, etiquetadas, entonces 00:16:38

yo meto los valores. Bueno, pues entonces le doy los sensores, todos los sensores que 00:16:43

yo tenga, meto los valores en variables, después, ¿qué hago? Proceso la información, procesamos 00:16:48

esa información, ya tengo la información, la tengo apuntada y ahora tengo que ver qué 00:17:04

tengo que hacer con eso, pues oye, si la temperatura que me indica mi dedo es que estamos a muchísimos 00:17:09

grados, aparta la mano, mueve el motor, o si alguien te ha tocado en la espalda y la 00:17:15

de presión me ha dicho que esto, yo tengo que tomar la decisión de mover el motor de 00:17:23

la cintura para girar. Entonces, tengo que procesar la información y acto seguido tengo 00:17:27

que tomar decisiones. Guardar valores en variables. Primero leemos los sensores, guardamos los 00:17:35

valores en las variables, procesamos la información que hemos leído, es bastante lógico. Tomo 00:17:51

decisiones, en función de lo que he leído, pues tomo decisiones. Ya os digo, puedo decidir 00:17:58

girarme o no girarme, he notado la presión, pero yo puedo decidir, depende de qué condiciones 00:18:03

sucedan, puedo girarme o no. Por tanto, tomo decisiones y luego lo último que hago es 00:18:09

activar 00:18:16

mis actuadores 00:18:19

si es necesario 00:18:24

¿vale? entonces yo leo 00:18:28

mi entorno 00:18:32

detecto cosas 00:18:33

introduzco esos valores 00:18:36

en variables para no olvidarme de ellos 00:18:38

el programa que yo estoy ejecutando 00:18:41

hace cuentas 00:18:44

o procesa de alguna forma 00:18:46

esa información 00:18:48

tomamos decisiones 00:18:49

y ahora que en función de estas decisiones 00:18:52

activamos o no 00:18:56

mis motores, mis luces, mis tumbadores 00:18:57

hacemos que el robot 00:18:59

devuelva información al internet 00:19:01

¿vale? y entonces el programa 00:19:04

normalmente un programa de ordenador 00:19:05

cuando llega al final se para, se termina 00:19:07

y ya está 00:19:10

se termina de ejecutar, bueno pues un robot no 00:19:12

un robot 00:19:14

un robot, cuando el programa 00:19:15

El martillo de espíritu llega al final, no se para, coge, sube arriba y vuelve a empezar. 00:19:22

Cuando llega al final, vuelve a empezar. 00:19:29

Cuando llega al final, vuelve a empezar. 00:19:32

Y se pasa así hasta que le quiten las pilas. 00:19:34

¿Vale? Por lo tanto es un bucle, un ciclo, 00:19:36

en el cual se leen los sensores, se almacenan los valores, procesamos la información, 00:19:40

tomamos decisiones, activamos o no los actuadores 00:19:45

y volvemos a hacer los sensores, y ese es un programa de un robot, dando vueltas toda la vida 00:19:49

hasta que se gasta la velocidad, ¿vale? 00:19:57

vamos a hacer un ejemplo, rápido 00:20:01

yo tengo aquí un robot, voy a mirar el robot desde arriba, es una base con dos ruedas 00:20:09

y aquí en la parte de abajo es un detector de distancia. 00:20:18

Y voy a poner aquí mi algoritmo para el robot. 00:20:24

Mi algoritmo, ¿vale? 00:20:32

Vamos a ir diciéndole la secuencia ordenada de pasos 00:20:36

que quiero que ejecute mi robot. Lo voy a hacer en forma de diagrama de flujo. 00:20:40

Ejemplo. Primero, activa motor 1 00:20:44

y activa motor 2. Perdón. 00:21:04

activa motor 1, hacia delante y lo mismo, activa motor 2, hacia delante y al 100%, esas son las dos primeras órdenes. 00:21:11

Después, primero leer sensor de distancia, lo primero que hacemos es leer los sensores, perdonad, 00:21:42

y el valor lo almaceno en, vale, lo voy a almacenar, que es una variable, de acuerdo, 00:22:03

le he hecho el sensor de distancia y el resultado lo guardas en tris, eso me hace la primera 00:22:29

orden. Después le digo, distancia mayor de 10 centímetros, y aquí tengo dos salidas, 00:22:35

para motor 1, para motor 2, activa motor 2, atrás 50%, espera un segundo, me quedan dos cuadritos aquí debajo, 00:22:50

El primero pone activa 1 y 2 adelante al 3% y el segundo espera un segundo. 00:24:55

¿Vale? 00:25:31

Entonces, lees el sensor de distancia y lo metes en dist, entrecomillado. 00:25:32

Luego aquí hay una pregunta. 00:25:54

¿Distancia es mayor de 10 cm? 00:25:57

Si es mayor que 10 centímetros, no hago nada. Pero si no es mayor que 10 centímetros, ejecuto toda esta parte. 00:25:59

Que es, para el motor 1, para el motor 2, activa el motor 2 al 50%, espera un segundo y para el motor 2. 00:26:07

Y luego, tanto si hemos salido de por sí como si hemos ejecutado toda la parte de no, 00:26:15

lo siguiente que hacemos es activar los motores 1 y 2 adelante al 100% y esperar un segundo. 00:26:26

¿Vale? ¿Lo tenéis? 00:26:32

Para empezar ya veo que tiene forma de obra. 00:26:51

¿Vale? Lo que hace que es, lo primero es leer los sensores y almacenar los valores en variables. 00:27:00

Lo siguiente que hace que es, toma decisiones, procesa la información y en función de la información que ha recogido, 00:27:06

si cumple o no ciertos parámetros, ejecuta o no ciertas acciones. 00:27:14

y después lo que hace es interactuar con los dispositivos de salida, con lo cual activa o desactiva los motores 00:27:19

y cuando termina de hacer eso, vuelve arriba y vuelve a leer el sensor, vuelve a procesar, vuelve a activar motores, vuelve arriba, etc. 00:27:27

se pasa así toda la vida, vamos a hacer este robot, yo tengo aquí un robot, tiene aquí delante un sensor de distancia 00:27:37

que es esta rayita que he puesto, y dos ruedas, mirando desde arriba, sino mirando desde el 00:27:44

cielo, ¿vale? Y voy a poner aquí, por ejemplo, una pared. Eso es una pared. Y aquí voy a 00:27:49

poner otra pared. Bien. Fijaros. Le damos a las pilas y nos sentemos, ¿vale? Clic. ¿Qué 00:28:05

va a hacer este robot? Bueno, pues lo primero que va a hacer es leer el sensor de distancia. 00:28:16

Coge el sensor de distancia, mide la distancia, un metro. Con lo cual, en la cajita que yo 00:28:25

he llamado dist, ¿lo verán así? Esta cajita se llama dist. ¿Vale? Pues en esa cajita 00:28:31

meto un metro. ¿Vale? Y entonces, ya he terminado de leer el sensor y almacenar en la cajita 00:28:39

la distancia. Ahora, ¿la distancia es mayor de 10 centímetros? Sí, ¿verdad? Pues me 00:28:48

salgo por aquí y voy aquí. Activa los motores 1 y 2 adelante al 100%. Perfecto. Si yo activo 00:28:55

los motores 1 y 2, que son las dos ruedas, hacia adelante al 100%, ¿qué hace el robot? 00:29:02

Avanza. Por lo cual el robot se empieza a mover. ¿Y después qué hago? Esperar un 00:29:07

segundo, al cabo de un segundo, tengo el robot aquí. Y ahora termina de esperar el segundo. 00:29:12

Vuelve arriba. ¿Qué hace? Lea el sensor de distancia y el contenido lo mete en gris. 00:29:21

Bueno, pues ahora estamos a 75 centímetros. ¿Vale? Vuelvo. ¿No es mayor que 10 centímetros? 00:29:25

Sí. Activo los motores, con lo cual, cuando estaban activados, pues siguen activados. 00:29:35

Y llegamos aquí 00:29:41

Al cabo de un segundo 00:29:43

Volvemos a leer 00:29:44

Ahora ya estamos a 30 centímetros 00:29:48

Seguimos a más de 10 00:29:52

Pues ahora seguimos avanzando 00:29:55

Otro segundo que me espero 00:29:56

Mientras avanzan los motores 00:30:00

Vale 00:30:02

Volvemos a leer el sensor de distancia 00:30:03

9 centímetros 00:30:06

Al objeto más cercano 00:30:09

¿La distancia es mayor que 10? No. Por lo tanto, en vez de ir por aquí, por donde es el robot. 00:30:12

¿Qué hago? Para motor 1 y para motor 2. Con lo cual, ya he dado a tope, me paro. Ya no me estrella. 00:30:20

Después, activa sólo el motor 2 hacia detrás al 50%. 00:30:28

¿Qué es lo que hace si yo cojo una rueda, la dejo parada y la otra la muevo? 00:30:34

¿Qué hace el robot? Gira. Con lo cual, el robot está aquí. Si la rueda 2, que es la de abajo, gira hacia atrás, lo que va a hacer es girar así. 00:30:40

Y se nos va a colocar al cabo de un segundo en esta posición. ¿Vale? Es decir, activa el motor 2 hacia atrás, esperas un segundito y paras el motor. 00:30:53

Con lo cual, se ha quedado, algo que lo ha parado, ha girado y se ha quedado parado. ¿Y después de esto qué hace? 00:31:08

activa los motores 1 y 2 hacia delante al 100%, y espera un segundo, termina el programa, y ahora coge y dice, lee el sensor de distancia, ahora el sensor de distancia me vuelve a dar, yo que sé, 80 centímetros, ahora a este tubo de aquí, ¿no?, porque es la distancia que tiene, eso es a ver, lo que sea, ¿vale?, ¿es variable? Sí, avanza, lee, 40 centímetros, 00:31:15

¿Es mayor de 10? Sí, pues avanza. 00:31:54

¿Ley? 8 centímetros. 00:32:00

Pues menos de 10 para los motores. 00:32:06

Activo la rueda 2 para atrás durante un segundo. 00:32:10

Se gira y se pone mirando para allá y activa los motores. 00:32:14

¿Y qué es lo que hemos construido? 00:32:23

Pues un robot que evita los obstáculos. 00:32:26

Esto a lo mejor de esperar un segundo, 00:32:34

este de aquí vamos a esperar a lo mejor un cuarto de segundo, 00:32:37

Porque si no, a lo mejor durante el tiempo 00:32:40

Pues tengo que esperar 00:32:42

50 milisegundos, 25 milisegundos 00:32:47