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Proceso Industrial con Lego Mindstorms

La idea del proyecto es simular el funcionamiento de una carretilla elevadora de una fabrica, con similitud física i funcional realizada con Lego Mindstorms NXT 2.0. Como diferencia, este proyecto es totalmente robótico y automatizado, sin el uso de colaboración humana. Los dos robots se comunican por Bluetooth , donde uno identifica i da la orden y el otro recibe la orden y da la orden de transporte.

Como ejemplo de industria que utiliza este tipo de proceso se podría realizar en cualquier hipermercado en el cual siempre hay un almacén donde se depositan los productos que vienen en un camión, son depositados en una cinta transportadora y posteriormente ubicados gracias a las carretillas elevadoras tripuladas por personas.

El proyecto realiza este proceso pero la carretilla no es tripulada. A parte, en la cinta transportadora para simular el proceso el robot identificará colores específicos para cada caja , para poder ubicarlas posteriormente en el almacén.

Dentro de las limitaciones del proyecto existe la propia de Lego Mindstorms para conectar un máximo de 3 motores (limitando la longitud de la cinta transportadora) y la propia de la batería para poder gestionar toda la alimentación.

1.- Cinta transportadora

Existe de un motor Lego que mueve la cinta transportadora para ubicar la caja en el sitio necesario y un sensor de color que distingue entre 6 colores primarios y realizará las acciones correspondientes según el color identificado.

La cinta consta de :

  • bricks para dar estabilidad a la pieza y están colocados en paralelo con el procesador.
  • un procesador que alberga el programa con las acciones ,
  • un motor para el movimiento,
  • el sensor de color para detectar cada una de las cajas
  • cinta de plástico para el desplazamiento de las cajas

Funcionamiento:

La caja se coloca al inicio de la cinta transportadora, se ejecuta el programa y el procesador le indica al motor que empiece a funcionar y gire la cinta transportadora. La caja se desplaza y el sensor detecta el color diferente al negro (que es el de la cinta transportadora) y según el color activa el Bluetooth para la comunicación con la carretilla elevadora. Seguidamente le envía un numero o carácter en función del color detectado y esta realiza una acción. En caso de detectar un color no deseado o configurado no envía ningún mensaje a la carretilla ni detiene el motor, con lo cual la caja cae al final de la cinta en una caja de “desechos”.

2.-Carretilla elevadora

La carretilla está formada por :

  • Sensor de color
  • 3 motores para movilidad
  • ruedas
  • cuerda
  • bricks

Funcionamiento :

El robot se coloca perpendicular al punto de la cinta donde se detiene la caja . Espera el mensaje por Bluetooth indicándole el color . Según el color se separa de la cinta con un movimiento de los motores y con el sensor de color lee la línea que tiene en el suelo (negro, rojo o blanco).

Cada color indica un camino, que a su vez son las 3 distintas estanterías donde irán ubicadas las cajas .Para saber en que bifurcación debe ir el robot, en cada desvío se coloca un color amarillo. Si el robot debe ir a la tercera estantería debe detectar 3 veces el color amarillo.

Una vez en la bifurcación correcta esperará otro color, en este caso verde, que le indicará el punto donde debe detenerse delante de la estantería. Allí elevará las palas par colocar la caja, se desplazara lentamente hacia delante y las bajará para depositar la caja en la estantería (como si tuviera palies).

Por ultimo el robot se desplazará hacia atrás para colocarse de nuevo en paralelo en el circuito principal y desplazarse de nuevo hasta la cinta transportadora. Allí enviará un mensaje a la cinta indicando que está preparado para iniciar de nuevo el proceso.

Montaje y programación

Hay 4 partes importantes :

  • Robot maestro : controlador, software nxt-g 2.0, sensor de color (entrada 1) y servomotor (salida c)
  • Robot esclavo : sensor de color, 3 servomotores y software NXT-G 2.0
  • la base por donde se desplazan
  • la estantería.

montaje carreta elevadora

base vehículo 3 ruedas

carretilla elevadora

Es necesario hacer una pequeña modificación para añadir el sensor de color a partir del modelo encontrado en Internet

montaje de cinta transportadora

Ahora añadimos el sensor de color i el brick.

Al finalizar la cinta se puede comprobar que no acaba de ser muy estable para ello nivelamos el robot maestro utilizando algunos bricks

 

Montaje del circuito

Se montan las estanterías y las "cajas" con las piezas de lego (no incluidas en el pack de Lego Mindstorms)

Circuito por donde se desplaza la carretilla

PROGRAMACIÓN

Programación de la cinta transportadora

El código está dividido en dos partes , la detección del color y la comunicación Bluetooth. La detección del color el robot se encargará de mover la cinta transportadora y que las cajas lleguen bajo el sensor de color , el cual detectará el color de la caja.

  1. Con estos dos bloques la cinta se conecta con la carretilla elevadora por bluetooth.
  2. con este bloque la cinta se desplaza hasta que el sensor detecte los tres colores de la estantería
  3. Cuando el sensor detecta el color amarillo, para el motor de la cinta i empieza a emitir un sonido “yellow” hasta que la carretilla coja la caja i se la lleve.
  4. cuando el sensor detecte el color rojo, parará la cinta, pero emitirá el sonido “red”
  5. Por ultimo cuando detecte el color azul realizará el mismo proceso hasta la llegada de la carretilla. Como se ve en las figuras, todo está dentro de un bucle infinito, es decir, el programa no hace nada mas solo detectar los colores y mover la cinta.

Como se ve en las figuras, todo está dentro de un bucle infinito, es decir, el programa no hace nada mas solo detectar los colores y mover la cinta.

Programación de la carretilla elevadora

el código está dividido en 4 partes:

  • Movimientos iniciales

Se programa el punto inicial donde la carretilla cogerá la caja que tiene en frente. Estos movimientos los realiza una vez la cinta transportadora ha dado la orden a la carretilla sobre la caja a transportar.

  1. La carretilla avanza para colocar las palas debajo de la caja que tiene que transportar
  2. Los motores de las palas giran para que puedan coger la caja y la dejen colgando
  3. Los motores de las ruedas retroceden para situarse en el circuito
  4. El motor de las palas retrocede para colocar el sensor justo en el suelo
  5. La carretilla gira los grados justos hacia la derecha para situarse dentro de las líneas que tendrá que seguir posteriormente.

 

  • Bucle de ida

En este bucle el robot se desplaza por las líneas hasta la estantería donde dejará la caja y retrocederá para colocarse de nuevo en el circuito.

  1. Cuando el sensor de color detecta el color negro, la carretilla avanza en línea recta.
  2. Cuando el sensor d color detecta el color blanco, la carretilla gira hacia la derecha.
  3. Cuando el sensor de color detecta el color rojo, gira hacia la izquierda para colocarse de nuevo en las líneas.

  1. Una vez el robot llega a una bifurcación, detecta el color amarillo, y el robot hace una serie de movimientos para colocarse dentro de las líneas que van hacia la estantería. En este caso seria moverse hacia adelante i girar 90º.
  2. Una vez situado, si el sensor detecta negro irá recto.
  3. Si el motor detecta rojo girará a la izquierda.
  4. Si el motor detecta blanco girará a la derecha.

  1. Cuando llega a la estantería dejará la caja y volverá al circuito.
  2. Con este conjunto de bloques sale el segundo bucle y se coloca en el primero de nuevo.
  3. Con el mismo conjunto, sale del primer bucle i sigue el programa inicial.

 

  • Bucle de vuelta

Se trata de la parte de programa donde el robot volverá a su posición inicial para empezar todo el ciclo de nuevo.

  1. Cuando el sensor de color detecta color negro avanza hacia adelante para seguir el circuito.
  2. Cuando detecta el color blanco la carretilla girará hacia la izquierda, justo al contrario que el bucle anterior ya que vamos en dirección contraria.
  3. Cuando detecte el color rojo girará hacia la derecha para colocarse dentro del circuito.

  1. Cuando el sensor detecta el color verde, empieza el bucle hasta que el sensor de presión se active. El bucle consiste en subir la s palas del robot hasta que se presione el sensor, lo cual hará salir del bucle y continuar con su rutina.
  2. Las palas del robot se desplazan hacia abajo hasta su punto inicial i el robot se desplaza un poco para no volver a detectar de nuevo el color verde.
  3. Sale del bucle y en este caso finaliza el programa.

 

Programación del modulo Bluetooth

Cada uno de los programas tiene una parte de bluetooth para la comunicación la función de la cual es unir los dos bricks para enviarse mensajes o códigos entre ellos.

Para que los dos robots puedan identificarse entre ellos previamente debemos escanear los dispositivos y así se detectarán entre ellos.

  • Cinta transportadora

En la cinta conectaremos los robots y en función del color detectado que envíe los mensajes o datos.

  1. El primero de estos bloques tiene la función de encender el bluetooth del procesador y seguidamente conectar el procesador de la cinta transportadora con el de la carretilla. En esta función hay que colocar el nombre del robot, pero como previamente la hemos escaneado solo debemos seleccionarla desde nuestra lista de contactos. Una vez unidos empiezan la comunicación a través del canal 3.

  1. Por ultimo, una vez el sensor de color detecta uno de los tres colores, enviará a la carretilla elevadora un numero en función del color que detecta por el canal 3 (bloque central).

 

  • Carretilla elevadora

La función de la carretilla en este momento es esperar a la cinta transportadora hasta que le envíe un mensaje con un numero determinado.

  1. Como podemos ver , cada una de las funciones corresponden a cada uno de los números que puede recibir el robot. a la primera recibe el numero 1 que indica color azul. En el segundo bucle indica que recibe el color amarillo y en el tercero indica que recibe el color rojo.

 

Detalles a tener en cuenta en el proyecto

  1. Mantener cargadas las pilas al máximo ya que el giro de los motores (grados) puede afectar al funcionamiento.
  2. Nivelación de la superficie de la cinta transportadora.
  3. Tensión de la cinta transportadora.
  4. Luminosidad. El uso de sensores implica que las condiciones de luz son muy importantes.

 


Descarga de archivo: ENLACE

Contenido:

  • Programa carretilla elevadora
  • Programa cinta transportadora
  • PDF instrucciones montaje base coche
  • PDF instrucciones montaje elevadora

Enlace Secundario

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