universidad regional autÓnoma de los andes...
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UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
“UNIANDES”
Facultad de Sistemas Mercantiles
Carrera de Sistemas e Informática
Tesis de Grado Previo a la Obtención del Título de Ingeniero en
Sistemas e Informática
Tema:
Robot autómata programado de solución del juego tres en raya que contribuya
al desarrollo de aplicaciones tecnológicas en UNIANDES – Tulcán
Autor:
Jefferson Andrés Rosales Vivas
Asesor:
Ing. Oscar Freed Carrera Pozo
Tulcán - Ecuador2015
1
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE
LOS ANDES “UNIANDES”
CONSTANCIA DE CERTIFICACIÓN POR PARTE DEL TUTOR
Ing. Oscar Freed Carrera Pozo, en calidad de Asesor de Tesis, certifica que el señor
Jefferson Andrés Rosales Vivas, egresado de la escuela de Sistemas Mercantiles, ha
culminado con su trabajo de Tesis de Grado, con el tema: “Robot autómata programado
de solución del juego tres en raya que contribuye al desarrollo de aplicaciones
tecnológicas en UNIANDES – TULCÁN”, quien ha cumplido con todos los
requerimientos exigidos por los que se aprueba la misma, cuyo estudio muestra la
importancia que tiene el uso de la robótica como una herramienta de aprendizaje; a través de
prototipos robóticos y programas especializados con fines científicos.
Es todo en cuanto puedo certificar, en honor a la verdad, facultando al interesado hacer el
uso de la presente, así como también se autoriza la presentación para la evaluación por parte
del Jurado respectivo.
Atentamente,
Ing. Oscar Freed Carrera Pozo
ASESOR
2
DECLARACIÓN DE AUTORÍA DE TESIS
Yo Jefferson Andrés Rosales Vivas estudiante de la Facultad de Sistema Mercantiles de la
Universidad Regional Autónoma de los Andes “UNIANDES”, expreso en forma libre y
voluntaria que el presente trabajo de titulación, que versa sobre el tema“ROBOT
AUTÓMATA PROGRAMADO DE SOLUCIÓN DEL JUEGO TRES EN RAYA QUE
CONTRIBUYE AL DESARROLLO DE APLICACIONES TECNOLÓGICAS EN
UNIANDES – TULCÁN” así como las expresiones vertidas en la misma son de mi autoría,
que lo he plasmado sobre la base de la investigación bibliográfica y consultas en internet.
En consecuencia asumo la responsabilidad de la originalidad y el cuidado respectivo al
remitirme a las fuentes de investigación respectivas para fundamentar el contenido expuesto.
Atentamente
Rosales Vivas Jefferson Andrés
040133089-9
3
DEDICATORIA
4
Esta tesis se la dedico a mi Dios quien supo guiarme por el buen
camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los
problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las
adversidades sin perder la fe, ni desfallecer en el intento.
De igual manera este trabajo va dedicado para mis padres quienes
con sacrificio y esfuerzo me han apoyado en mi trayecto estudiantil
y de vida para poder llegar a esta instancia de mis estudios, ya que
ellos siempre han estado presentes en mis derrotas como en mis
triunfos el cual este es uno de ellos que se lo a logrado con muchos
esfuerzo y todo es gracias a ellos.
A mi hermano con el cual teniendo eventuales discusiones y malos
encuentros, y tal vez no seamos los mas unidos pero de una u otra
manera siempre el ha estado ahí sin dejar de darme su mano y
siempre cuidándome y apoyándome ante todo momento.
A mi familia no será numerosa pero si muy maravillosa quienes se
han preocupado de mí en todo momento, me han formado para
saber cómo luchar y salir victorioso ante toda situación. Y en
especial a ustedes Sonia, Valentina, Nicol.
Y a cada una de las personas que siempre con sus consejos con su
apoyo moral, personal y emocional nunca dejar de darme aliento
para concluir esta hermosa etapa de mi vida.
AGRADECIMIENTO
Este proyecto de tesis es el resultado de un gran esfuerzo.
Por esto agradezco a mis padres quienes a lo largo de toda mi vida
han apoyado y motivado mi formación académica, creyeron en mí en
todo momento y no dudaron de mis habilidades a pesar de los errores
cometidos
De igual manera agradezco a mi familia quienes en unión siempre
hemos buscado soluciones a cada uno de los problemas que se nos a
presentado y de la misma manera hemos reído juntos con los logros
alcanzados por cada uno.
A mis profesores a quienes les debo gran parte de mis conocimientos,
gracias a su paciencia y enseñanza y finalmente un eterno
agradecimiento a esta prestigiosa universidad la cual abrió abre sus
puertas a jóvenes con ganas de estudiar y prepararse académicamente
para un futuro competitivo y así mismo formándonos como personas
de bien ante la sociedad.
5
ÍNDICE GENERAL
CONTENIDO PÁGINAS
Certificación del asesor ...........................................................................................................ii
Declaración de autoría.............................................................................................................iii
Dedicatoria...............................................................................................................................iv
Agradecimiento ........................................................................................................................v
Índice.......................................................................................................................................vi
Resumen ejecutivo...................................................................................................................ix
Executive summary..................................................................................................................x
Introducción .............................................................................................................................1
1. Antecedentes de la investigación .........................................................................................1
2. Planteamiento del problema.................................................................................................1
3. Formulación del problema....................................................................................................2
4. Delimitación del problema...................................................................................................2
4.1 Lugar...............................................................................................................................2
4.2 Tiempo............................................................................................................................2
5. Objeto de investigación y campo de acción.........................................................................2
6. Línea de investigación..........................................................................................................2
7. Objetivos...............................................................................................................................2
7.1 Objetivo general ............................................................................................................2
7.2. Objetivos específicos ..................................................................................................2
8. Idea a defender......................................................................................................................3
9. Variables de investigación....................................................................................................3
10. Metodología........................................................................................................................3
11. Aporte teórico, significación práctica y novedad científica................................................6
Capítulo I Marco teórico...........................................................................................................7
1.1 Origen y Desarrollo de la Robótica...................................................................7
1.2 Generaciones de la Robótica........................................................................................8
1.2.1 Generalidades............................................................................................................8
1.2.2. Robótica...................................................................................................................9
1.2.2.1 Definición..........................................................................................................9
6
1.2.2.2. Principios de la Robótica..................................................................................9
1.2.2.3. Clasificación de los Robots...........................................................................10
1.2.3. Automatización y Robótica...............................................................................12
1.2.4. Sistemas de Control..........................................................................................13
1.2.4.1. Características de los sistemas de control.......................................................14
1.2.5. Sensores............................................................................................................15
1.2.5.1 Características de un sensor.............................................................................15
1.2.5.2 Tipos de sensores.............................................................................................16
1.2.6. Inteligencia artificial.........................................................................................18
1.2.7. Desarrollo de la investigación tecnológica.......................................................19
1.2.8. Origen y evolución del juego tres en raya.........................................................19
1.2.8.1. Soluciones ......................................................................................................19
1.2.8.2. Reglas.............................................................................................................20
1.3. Valoración crítica .................................................................................................20
1.4 Conclusiones parciales del capítulo I....................................................................20
Capítulo II Marco Metodológico........................................................................................... 22
2.1. Caracterización de Uniandes extensión Tulcán....................................................22
2.2. Descripción del procedimiento metodológico......................................................22
2.2.1. Modalidad de la Investigación...........................................................................22
2.2.2. Tipos de investigación......................................................................................23
2.2.3. Población y Muestra.........................................................................................24
2.2.3.1. Población........................................................................................................24
2.2.3.2. Muestra...........................................................................................................24
2.2.4. Métodos, técnicas e instrumentos.....................................................................24
2.2.5 Métodos teóricos.................................................................................................24
2.2.6. Métodos empíricos.............................................................................................25
2.2.7. Técnicas de investigación..................................................................................25
2.2.8. Instrumentos.....................................................................................................25
2.3. Análisis e interpretación de datos.........................................................................25
2.4. Metodología del desarrollo del dispositivo ..........................................................29
2.4.1. Análisis/diseño...................................................................................................29
2.4.2. Construcción .....................................................................................................30
7
2.4.3. Implementación......................................................................................30
2.4.4. Pruebas ...................................................................................................30
2.5. Conclusiones parciales del capítulo II...............................................................31
CAPITULO III Desarrollo de la propuesta........................................................................... 32
3.1.1. Título de la Propuesta......................................................................................32
3.1.2. Caracterización de la Propuesta.......................................................................32
3.1.3. Fundamentación...............................................................................................33
3.1.4 Objetivo de la Propuesta...................................................................................33
3.1.5. Análisis de requerimientos...............................................................................33
3.2.1. Análisis y Especificaciones del Hardware.......................................................34
3.2.2. Componentes de EV3......................................................................................34
3.2.2.1. Hardware y Software....................................................................................34
3.2.3. Estructura General del robot autómata programado........................................35
3.2.3.1 Partes electrónicas.........................................................................................35
3.2.3.2 Partes para la conexión del dispositivo..........................................................39
3.2.3.3. Análisis y Especificaciones Técnicas de Lego Mindstorms EV3.................41
3.3. Diseño.................................................................................................................45
3.3.1. Pasos para jugar y ganar el tres en raya...........................................................45
3.4. Pruebas...............................................................................................................50
3.4.1. Primera Prueba – Sensor de Luz.....................................................................50
3.4.2 Segunda Prueba – Sensor de infrarrojos y ultrasónico....................................51
3.5 Implementación..................................................................................................51
3.6. Validación de la Propuesta.................................................................................52
3.6.1. Resultados de la validación de la propuesta...................................................53
3.7. Conclusiones Parciales del Capítulo III.............................................................56
Conclusiones Generales..........................................................................................................57
Recomendaciones...................................................................................................................58
Bibliografía.............................................................................................................................58
Anexos....................................................................................................................................61
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RESUMEN EJECUTIVO
El presente trabajo dedica buena parte de su contenido, a abordar aquello que constituye y
concierne al desarrollo y programación de un Robot Autómata, el cual contribuirá en el
desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de Sistemas en Uniandes Tulcán.
La base para esta investigación es la automatización, control y robótica.
La presente tarea investigativa fue dividida en 3 capítulos; en el primer capítulo se plantea el
problema que es el componente fundamental del proyecto de investigación, pues en torno a
él giran todos los demás temas del proyecto. Se determinan los objetivos y la justificación.
En el segundo capítulo se desarrolla el marco metodológico y el planteamiento del
problema, se plantea una investigación de campo y explicativa, se aplican métodos
empíricos, analítico – sintético, inductivo – deductivo, sistémico, se aplican técnicas de
Investigación como la entrevista a directivos, profesores y estudiantes de la Universidad
Autónoma de los Andes sede Tulcán, se analizan e interpretan los datos producto de dichas
encuestas, para luego plantear conclusiones y recomendaciones y verificación de idea a
defender.
Por último en el tercer capítulo se concluye con la elaboración del desarrollo de la Propuesta
que consiste en desarrollar el proyecto, también se añaden las conclusiones generales,
recomendaciones, bibliografía y anexos.
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EXECUTIVE SUMMARY
This paper devotes much of its contents to address what constitutes and concerns the
development and programming of a Robot Controller , which will help in the development
of technological applications in the career of Systems Uniandes Tulcán .
The basis for this research is automation , control and robotics.
This research task was divided into three chapters, the first chapter the problem is the
fundamental component of the research project arises because revolve around him all other
issues of the project. Objectives and justification are determined. In the second chapter the
methodological framework and approach to the problem develops , field research and
explanatory arises , empirical analytical methods are applied - synthetic , inductive -
deductive , systemic , apply research techniques such as interviewing managers, teachers
and students of the Universidad Autonoma de los Andes based Tulcán , analyze and interpret
the result of these surveys data and then draw conclusions and recommendations mind and
verification defend.
10
Finally in the third chapter concludes with the preparation of the development of the
Proposal is to develop the project, the general conclusions , recommendations , bibliography
and appendices are also added
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INTRODUCCIÓN
1. Antecedentes de la investigación.
El tres en raya es, probablemente, el juego de estrategia más difundido a nivel mundial, tan
conocido como simple en su concepción, el juego no tardó en ser reconocido en todos lados,
en el que entran a tallar muchas habilidades: la experiencia, el aburrimiento, la falta de
concentración, y por supuesto, también la habilidad de jugar con la mente del oponente,
también, uno de los pocos deportes en los que existe la posibilidad del empate.
Hoy en día en base a las experiencias se puede lograr un robot que tenga la capacidad de
jugar tres en raya y tal vez la posibilidad de que encuentre más posibles jugadas con
diferentes resultados.
Revisando tesis de grados y proyectos informáticos en la biblioteca de la Universidad
UNIANDES Tulcán, observando que hay temas similares al título de la presente tesis, una
de ellas la del Ingeniero Carlos Alfredo Palate Labre con el tema de “Robot Inteligente que
simule movimientos humanos”; cuyo objetivo fue desarrollar un robot que simula
movimientos humanos mediante sensores y motores, el cual facilito a los estudiantes de la
Universidad el conocimiento de este tipo de tecnologías usadas en la creación de robots que
nunca antes había sido desarrollado. Adicional a esto recalco que el presente tema es nuevo
en la Institución y no ha sido presentado anteriormente.
2. Planteamiento del problema
En los últimos tiempos se ha ido desarrollando una gran variedad de lógica y habilidad de
jugar con la mente del jugador, y tener más posibles resultados como en el juego de Tres en
Raya, este juego presenta un sencillo juego de lógica y estrategia en el que su objetivo es ser
el primero en colocar las tres figuras iguales en línea, ya sea de manera horizontal, vertical o
transversal, un juego que por el momento solo se puede jugar contra otra persona, apto para
los más pequeños de la casa, un juego familiar también utilizado en ratos de oficina.
1
En la biblioteca de la Universidad Autónoma de los Andes UNIANDES, de la ciudad de
Tulcán, se observó que no se cuenta con un Robot autómata que tenga la habilidad de jugar
Tres en Raya, mediante un dispositivo para contribuir con el desarrollo de Investigativo de
Uniandes Tulcán, lo que brinda una mejor utilidad.
3. Formulación del problema.
¿Cómo contribuir al desarrollo investigativo de aplicaciones tecnológicas de la carrera de
Sistemas de UNIANDES- Tulcán?
4. Delimitación del problema.
4.1 Lugar: Universidad Regional Autónoma de los Andes Uniandes- Tulcán.
4.2 Tiempo: El tiempo estimado para la presente tesis de Grado es de 6 meses a partir del
mes de Junio del presente año.
5. Objeto de investigación y campo de acción.
Objeto de Investigación: Procesos Informáticos
Campo de Acción: Robótica
6. Identificación de la línea de investigación: Automatización y Control.
7. OBJETIVOS
7.1 Objetivo general.
Desarrollar un robot autómata programado con capacidad de respuesta al juego Tres en
Raya frente a una persona y que contribuya con el desarrollo Investigativo Tecnológico en el
área de Robótica de la carrera de Sistemas de UNIANDES – Tulcán.
7.2 Objetivos específicos.
Fundamentar teóricamente sobre el Robot autómata con la capacidad de jugar Tres en
Raya, Inteligencia Artificial y desarrollo Investigativo tecnológico.
Diagnosticar la situación actual del desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera
de Sistemas en Uniandes Tulcán.
2
Determinar los elementos constitutivos del robot autómata programado con el fin de
que tenga las habilidades de respuesta frente a un ser humana en el juego Tres en Raya
Validar la propuesta por la vía de expertos.
8. Idea a defender.
Con el desarrollo del robot autómata programado aplicando los conocimientos de
Programación, Electrónica, Robótica e Inteligencia Artificial se va a contribuir con la
Investigación en el Área de Robótica en la Universidad UNIANDES Tulcán.
9. Variables
Variable Independiente. Robot Autómata Programado
Variable Dependiente. Desarrollo de aplicaciones tecnológicas.
10. Metodología
Métodos
Breve explicación de la metodología investigativa a emplear.
La siguiente tesis de grado a presentarse se llevara a su desarrollo, bajo el paradigma
cuantitativo y cualitativo, teniendo presente algunos métodos de investigación, como
bibliográfica, descriptiva, de campo y aplicada. Se emplearan diferentes métodos de
investigación de carácter empírico y teorico del conocimiento, entre los métodos empericos
de investigación se tiene:
Observación científica.
Este método se lo utiliza para detectar con precisión el problema de investigación y realizar
la propuesta de solución al mismo.
Validación por expertos.
La validez de la tesis se lo realiza mediante expertos en el área de Sistemas.
Métodos teóricos
Entre los principales métodos teóricos a emplearse, se tienen:
3
Método analítico – sintético.
Este método permite el análisis y la síntesis de los elementos teóricos relacionados con la
temática de la tesis de grado.
Método inductivo – deductivo. Este método parte de estudios generales para llegar a
estudios particulares o viceversa. En la presente tesis, la aplicación de este método, se basa
en la elaboración del marco teórico, el mismo que se lo hace de manera deductiva y el
desarrollo de la propuesta es de manera inductiva.
Método sistémico. Este método permite aplicar la teoría de sistemas de información en la
elaboración y estructuración del informe final de esta tesis de grado.
Técnicas e instrumentos de investigación. Las técnicas para recopilación de datos, a
utilizarse son la encuesta y la entrevista. Para la encuesta se utiliza el cuestionario o test y
para la entrevista se emplea la guía de entrevista.
Metodología de Desarrollo de la Robótica.
La metodología de desarrollo de la robótica a emplear es la orientada a automatización y
control, la misma que tiene las siguientes fases o etapas:
Análisis Orientada a procesos autómatas
Porque es una metodología de análisis que examina los requisitos desde la perspectiva de
tener la capacidad de implementar un agente no vivo, que se encuentran en el vocabulario
del dominio del problema. El Análisis orientado a procesos autómatas ofrece un enfoque
muy tecnológico para el análisis de requisitos de sistemas robots, ya que mediante estos se
pueden analizar procesos robóticos mediante sensores físicos y sensores mecánicos en
máquinas, pulsos eléctricos u ópticos en computadoras, tanto como por entradas y salidas de
bits de un software y su entorno.
Diseño de procesos robóticos
Se utilizará esta metodología ya que permite manipular la actividad de concepción, creación
y puesta en funcionamiento, con fines industriales y pedagógicos, de objetos tecnológicos
4
que son reproducciones reducidas muy fieles y significativas de los procesos y herramientas
robóticos que son usados cotidianamente, sobre todo, en el medio actual.
Diseño de sistemas robots
Es importante utilizar este tipo de sistemas en la presente tesis ya que son un sistema
electromecánico, dotado de sensores y actuadores para realizar actividades de tipo industrial,
con un sistema de control y capacidad de decisión que le permite realizar tareas automáticas
o autónomas, dependiendo de su grado de versatilidad y complejidad.
Construcción del Robot
Permite documentar la construcción del brazo robótico e incluir los comentarios que
expliquen tanto cómo y por qué se utilizó cierto procedimiento conforme se codifico de
cierta forma. La documentación es esencial para poder realizar prácticas con el robot y el
mantenimiento una vez que la aplicación se ha puesto en marcha.
Pruebas
El objetivo principal es ejercitar profundamente el sistema autómata, comprobando la
integración del funcionamiento del brazo robótico globalmente, verificando el
funcionamiento correcto de las interfaces entre los distintos procesos que lo componen y con
el resto de sistemas con los que se comunica.
Resumen de la estructura de la tesis: breve explicación de los capítulos de la tesis.
Capítulo I. Marco Teórico:
En este capítulo se analizan todas las teorías utilizadas para la elaboración de la presente
tesis de grado.
Capítulo II. Marco metodológico:
Se refiere a la metodología de investigación utilizada en la ejecución de la presente tesis.
Capítulo III. Desarrollo de la propuesta.
En este capítulo se detalla cómo está elaborado el Dispositivo autómata, así como las
respectivas pruebas del mismo.
5
11. Aporte Teórico, Significación practica y novedad científica
El Aporte Teórico de la tesis de grado, son los conceptos y los elementos constitutivos de
un dispositivo autómata que solucione el juego tres en raya frente de una persona; en
UNIANDES Tulcán.
La Significación Práctica aplicada en la presente tesis será la contribución del desarrollo de
la investigación científica en el área de Robótica para docentes y estudiantes de la carrera de
Sistemas.
Novedad científica la propuesta radica en que la institución educativa, a través de
dispositivos autómata, brinde a sus docentes y estudiantes mayor apoyo práctico para la
resolución de problemas mediante la aplicación de la Robótica.
6
CAPÍTULO I. MARCO TEÓRICO
1.1. Origen y Desarrollo de la Robótica
La palabra robot fue usada por primera vez en el año 1921, cuando el escritor checo Karel
Capek (1890 - 1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum's Universal
Robot (R.U.R.). Su origen es de la palabra eslava robota, que se refiere al trabajo realizado
de manera forzada.
Con el objetivo de diseñar una maquina flexible, adaptable al entorno y de fácil manejo,
George Devol, pionero de la Robótica Industrial, patento en 1948, un manipulador
programable que fue el germen del robot industrial. En 1948 R.C. Goertz del Argonne
National Laboratory desarrollo, con el objetivo de manipular elementos radioactivos sin
riesgo para el operador, la primera tele manipuladora. Este consistía en un dispositivo
mecánico maestro-esclavo. El operador además de poder observar a través de un grueso
cristal el resultado de sus acciones, sentía a través del dispositivo, las fuerzas que el esclavo
ejercía sobre el entorno.
Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado crear vida artificial. Se ha
empeñado en dar vida a seres artificiales que le acompañen en su morada, seres que
realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas o difíciles de realizar por un ser humano. De
acuerdo a algunos autores, como J. J. C. Smart y Jasia Reichardt, consideran que el primer
autómata en toda la historia fue Adán creado por Dios. De acuerdo a esto, Adán y Eva son
los primero autómatas inteligentes creados, y Dios fue quien los programó y les dio sus
primeras instrucciones que debieran de seguir. Dentro de la mitología griega se puede
encontrar varios relatos sobre la creación de vida artificial, por ejemplo, Prometeo creo el
primer hombre y la primer mujer con barro y animados con el fuego de los cielos. De esta
manera nos damos cuenta de que la humanidad tiene la obsesión de crear vida artificial
desde el principio de los tiempos. Muchos han sido los intentos por lograrlo.
La evolución de los robots industriales desde sus principios ha sido vertiginosa. En poco
más de 30 años las investigaciones y desarrollos sobre robótica industrial han permitido
que los robots tomen posiciones en casi todas las áreas productivas y tipos de industria. En
7
pequeñas o grandes fábricas, los robots pueden sustituir al hombre en aquellas áreas
repetitivas y hostiles, adaptándose inmediatamente a los cambios de producción solicitados
por la demanda variable.
1.2 Generaciones de la Robótica
1.2.1 Generalidades
La introducción de los microprocesadores desde los años 70 ha hecho posible que la
tecnología de los robots haya sufrido grandes avances, los modernos ordenadores han
ofrecido un "cerebro" a los músculos de los robots mecánicos. Ha sido esta fusión de
electrónica y mecánica la que ha hecho posible al moderno robot, los japoneses han
acuñado el término "mecatrónica" para describir esta fusión.
Primera y Segunda Generación
Los cambios en Robótica se suceden tan deprisa que ya se ha pasado de unos robots
relativamente primitivos a principios de los 70, a una segunda generación. La primera
generación de robots era reprogramable, de tipo brazo, dispositivos manipuladores que sólo
podían memorizar movimientos repetitivos, asistidos por sensores internos que les ayudan a
realizar sus movimientos con precisión. La segunda generación de robots entra en escena a
finales de los 70, tienen sensores externos (tacto y visión por lo general) que dan al robot
información (realimentación) del mundo exterior. Estos robots pueden hacer elecciones
limitadas o tomar decisiones y reaccionar ante el entorno de trabajo, se les conoce como
robots adaptativos.
Tercera Generación
La tercera generación acaba de surgir, está surgiendo en estos años, emplean la inteligencia
artificial y hacen uso de los ordenadores tan avanzados de los que se puede disponer en la
actualidad. Estos ordenadores no sólo trabajan con números, sino que también trabajan con
8
los propios programas, hacen razonamientos lógicos y aprenden. La IA permite a los
ordenadores resolver problema inteligentemente e interpretar información compleja
procedente de avanzados sensores.
Tendencias Futuras
Los robots de servicio proporcionan muchas funciones de utilidad, se emplean para el ocio,
la educación, fines de bienestar personal y social. Por ejemplo, hay prototipos que recorren
los pasillos de los hospitales y cárceles para servir alimentos, otros navegan en oficinas para
repartir el correo a los empleados. Los robots de servicios son idealmente adecuados al
trabajo en áreas demasiado peligrosas para la vida humana y a explorar lugares
anteriormente prohibidos a los seres humanos. Han probado ser valiosos en situaciones de
alto riesgo como en la desactivación de bombas y en entornos contaminados radioactiva y
químicamente.
Este crecimiento revolucionario en el empleo de robots como dispositivos prácticos es un
indicador de que los robots desempeñarán un importante papel en el futuro.
1.2.2 Robótica
1.2.2.1 Definición
La robótica es la ciencia y la técnica que está involucrada en el diseño, la fabricación y la
utilización de robots, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de
desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de Inteligencia
Artificial. (UNSAAC, 2006)
La robótica permite la combinación de diversas disciplinas como: la electrónica,
informática, inteligencia artificial y la ingeniería de control. Actualmente la robótica ha ido
evolucionando a pasos agigantados y ha dado lugar al desarrollo de una serie de disciplinas
como sería el caso de la cirugía robótica.
1.2.2.2 Principios de la robótica
Los robots no deben ser diseñados para matar o dañar a los humanos.
9
Los robots son herramientas diseñadas para lograr los objetivos humanos.
Los robots deben ser diseñados de forma que aseguren su protección y seguridad
Siempre debe ser posible averiguar quién es el responsable legal de un robot.
Los robots tienen el potencial de proporcionar impacto positivo inmenso para la sociedad.
La mala práctica nos perjudica a todos.
1.2.2.3 Clasificación de los Robots
Manipuladores
Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que permite
gobernar el movimiento de sus elementos, de los siguientes modos:
a. Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del manipulador.
b. De secuencia fija: cuando se repite, de forma invariable, el proceso de trabajo preparado
previamente.
c. De secuencia variable: Se pueden alterar algunas características de los ciclos de trabajo.
Robots controlados por visión
Donde los robots pueden manipular un objeto al utilizar información desde un sistema de
visión.
Robots de repetición o aprendizaje
Son manipuladores que se limitan a repetir una secuencia de movimientos, previamente
ejecutada por un operador humano, haciendo uso de un controlador manual o un dispositivo
auxiliar. En este tipo de robots, el operario en la fase de enseñanza, se vale de una pistola de
programación con diversos pulsadores o teclas, o bien, de joystics, o a veces, desplaza
10
directamente la mano del robot. Los robots de aprendizaje son los mas conocidos, hoy día,
en los ambientes industriales y el tipo de programación que incorporan, recibe el nombre de
"gestual".
Robots controlados por computador
Son manipuladores o sistemas mecánicos multifuncionales, controlados por un computador,
que habitualmente suele ser un microordenador. En este tipo de robots, el programador no
necesita mover realmente el elemento de la maquina, cuando la prepara para realizar un
trabajo.
El control por computador dispone de un lenguaje específico, compuesto por varias
instrucciones adaptadas al robot, con las que se puede confeccionar un programa de
aplicación utilizando solo el terminal del computador, no el brazo. A esta programación se le
denomina textual y se crea sin la intervención del manipulador
Robots Inteligentes
Son similares a los del grupo anterior, pero, además, son capaces de relacionarse con el
mundo que les rodea a través de sensores y tomar decisiones en tiempo real (auto-
programable)
Micro-robots
Con fines educacionales, de entretenimiento o investigación, existen numerosos robots de
formación o micro-robots a un precio muy asequible y, cuya estructura y funcionamiento son
similares a los de aplicación industrial.
Robots con capacidades sensoriales
Aún se pueden añadir a este tipo de robots capacidades sensoriales: sensores ópticos,
codificadores, etc. Los que no poseen estas capacidades sólo pueden trabajar en ambientes
donde los objetos que se manipulan se mantienen siempre en la misma posición. Los robots
con capacidades sensoriales constituyen la última generación de este tipo de máquinas. El
uso de estos robots en los ambientes industriales es muy escaso debido a su elevado costo.
Estos robots se usan en cadenas de embotellado para comprobar si las botellas están llenas o
si la etiqueta está bien colocada.
11
Robots de Servicio y Teleoperados.
En cuanto a los robots de servicio, se pueden definir como: Dispositivos electromecánicos
móviles o estacionarios, dotados normalmente de uno o varios brazos mecánicos,
controlados por un programa ordenador y que realizan tareas no industriales de servicio.
a. Tele robots. Los robots teleoperados son definidos por la NASA como: Dispositivos
robóticos con brazos manipuladores y sensores con cierto grado de movilidad, controlados
remotamente por un operador humano de manera directa o a través de un ordenador.
b. Médicos: bajo esta categoría se incluyen básicamente las prótesis para disminuidos
físicos. Estas cuentan con sistemas de mando y se adaptan fácilmente al cuerpo. Estos robots
lo que hacen es suplantar a aquellos órganos o extremidades, realizando sus funciones y
movimientos. Además existen robots médicos destinados a la realización de intervenciones
quirúrgicas
1.2.3 Automatización y Robótica
La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes
innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy
ligadas a los sucesos económicos mundiales.
12
Gráfica N° 1Fuente: www.blogedubotz.blogspot.comElaborado por: Jefferson Rosales
El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora
(CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última
tendencia en automatización de los procesos de fabricación y luego se cargaban en el robot.
Estas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún
desconocidos.
En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy
simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. También refleja el hecho
de que en los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección,
transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables
para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta
década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación,
esto debido a los avances tecnológicos en sensòrica, los cuales permitirán tareas más
sofisticadas como el ensamble de materiales.
Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente
relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una
tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en
computadoras para la operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es
una forma de automatización industrial.
1.2.4 Sistemas de control
Los sistemas de control, según la teoría cibernética, se aplican en esencia para los
organismos vivíos, las máquinas y las organizaciones. Un sistema de control está definido
como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro
sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las
probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados. (Norbert Wiener, 1948)
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:
Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.
Ser eficiente evitando comportamiento bruscos e irreales
13
Recordamos que los automatismos y los robots son capaces de iniciar y detener procesos sin
la intervención manual del usuario. Para ello necesitarán recibir información del exterior,
procesarla y emitir una respuesta; en un automatismo dicha respuesta será siempre la misma
pero en un robot podemos tener diferentes comportamientos según las circunstancias. A esto
se le llama un sistema de control.
Existen dos tipos de sistemas de control de un robot:
Sistemas de control de lazo abierto
Sistemas de control de lazo cerrado
Sistemas de control de lazo abierto
Sistemas de lazo abierto o sistemas sin realimentación. La salida no tiene efecto sobre el
sistema. Requiere un conocimiento preciso del proceso a controlar y la garantía del correcto
funcionamiento del controlador, que no tiene acceso a la salida de proceso. (Angulo Cecilio,
Raya Cristóbal, 2006).
Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado
una señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera. Estos
sistemas se caracterizan por:
Ser sencillos y de fácil concepto. La salida no se compara con la entrada. Éstas pueden ser tangibles o intangibles. La precisión depende de la previa calibración del sistema.
Sistema de control de lazo cerrado
Sistemas de lazo cerrado o sistemas con realimentación o feedback. La toma de decisiones
del sistema no depende sólo de la entrada sino también de la salida. Son los sistemas en los
que la acción de control está en función de la señal de salida. La salida del proceso es
utilizada para regular la amplitud de su entrada, razón por la que se denomina sistema de
control en lazo cerrado. (Angulo Cecilio, Raya Cristóbal, 2006).
El sistema es más flexible y capaz de reaccionar si el resultado que está obteniendo no es el
esperado; los sistemas a los que podemos llamar robots casi siempre son de lazo cerrado.
14
El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes
circunstancias:
Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre. Una a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar. Vigilar un proceso es especialmente difícil en algunos casos y requiere una atención que
el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con riesgos que pueda
ocasionar al trabajador y al proceso.
Sus características son:
Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros. La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema. Su propiedad de retroalimentación.
1.2.4.1. Característica de los sistemas de control
Señal de corriente de entrada: Considerada como estímulo aplicado a un sistema desde
una fuente de energía extrema.
Señal de corriente de salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no
relacionarse con la respuesta que implicaba la entrada.
Variable manipulada: Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la
respuesta deseada. Es decir, se manipula la entrada del proceso.
Variable controlada: Es el elemento que se desea controlar. Se puede decir que es la
salida del proceso.
Variaciones externas: Son los factores que influyen en la acción de producir un cambio
de orden correctivo.
Fuente de energía: Es la que entrega la energía necesaria para generar cualquier tipo de
actividad dentro del sistema.
Retroalimentación: Es una característica importante de los sistemas de control de lazo
cerrado. Es una relación secuencial de causas y efectos entre las variables de estado.
15
1.2.5 Sensores
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el
acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc. Los datos de entrada y de
retroalimentación de los sistemas de control se introducen mediante unos dispositivos,
normalmente electrónicos, que se denominan sensores. Un sensor es un dispositivo capaz de
detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y
transformarlas en variables eléctricas. (Estela Díaz López, 2006)
1.2.5.1 Características de un sensor
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
Precisión: es el error de medida máxima esperado.
Resolución: mínima variación de magnitud de entrada que puede detectarse a la salida.
Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depende de cuánto varié la magnitud.
1.2.5.2 Tipos de sensores
Existen diferentes tipos de sensores, en función del tipo de variable que tengan que medir
o detectar.
De contacto
Ultrasónicos
Ópticos
Térmicos
16
De humedad
Magnetismo
De infrarrojos
Sensores de contacto
Sensores de contacto también conocido como bumper es un conmutador de 2 posiciones con
muelle de retorno a la posición de reposo y con una palanca de accionamiento más o menos
larga según el modelo elegido. Se usan para detección de obstáculos por contacto directo.
(Estela Díaz López, 2006).
Se emplean para detectar el final del recorrido o la posición límite de componentes
mecánicos. Los principales son los llamados fines de carrera. Se trata de un interruptor que
consta de una pequeña pieza móvil y de una pieza fija que se llama NA, normalmente
abierto, o NC, normalmente cerrado.
La pieza NA está separada de la móvil y sólo hace contacto cuando el componente mecánico
llega al final de su recorrido y acciona la pieza móvil haciendo que pase la corriente por el
circuito de control.
La pieza NC hace contacto con la móvil y sólo se separa cuando el componente mecánico
llega al final de su recorrido y acciona la pieza móvil impidiendo el paso de la corriente por
el circuito de control. Según el tipo de fin de carrera, puede haber una pieza NA, una NC o
ambas.
Sensores ultrasónicos
El sensor ultrasónico es uno de los sensores que le dan visión al robot, es decir, permite al
robot ver y detectar objetos. Los sensores que detectan la proximidad de algún objeto a
cierta distancia, emitiendo un sonido y midiendo el tiempo en el que la señal demora en
17
regresar, para esto usa el eco del objeto para transformarlo en información. Es decir emiten
un pulso ultrasónico contra el objeto a censar y al detectar el pulso reflejad, se para un
contador de tiempo que inicio su conteo al emitir el pulso. (Sandria Julio, 2007)
Sensores ópticos
Detectan la presencia de una persona o de un objeto que interrumpen el haz de luz que le
llega al sensor. Los principales sensores ópticos son las fotorresistencias, las LDR. Las LDR
son muy útiles en robótica para regular el movimiento de los robots y detener su
movimiento cuando van a tropezar con un obstáculo o bien disparar alguna alarma.
También sirven para regular la iluminación artificial en función de la luz natural. El circuito
que aparece en la imagen superior derecha nos permitiría controlar la puesta en marcha de
una alarma al disminuir la intensidad luminosa que incide sobre un LDR.
Sensores térmicos
La principal aplicación de los sensores térmicos es, como es lógico, la regulación de
sistemas de calefacción y aire acondicionado, además de las alarmas de protección contra
incendios. Es un dispositivo eléctrico o electrónico que detecta temperatura y cuando esto
sucede el cambia su estado enviando una señal a un circuito electrónico que lo informa,
puede ser:
Sensores bimetálicos
Sensores termoeléctricos
Sensores monolíticos o de silicio
Sensores piro eléctricos
18
Sensores de humedad
Se basa en que el agua no es un material aislante como el aire sino que tiene una
conductividad eléctrica; por esa razón el reglamento de baja tensión prohíbe la presencia
de tomas de corriente a la bañera. Por lo tanto un par de cables eléctricos desnudos van a
conducir una pequeña cantidad de corriente si el ambiente es húmedo; si colocamos un
transistor en zona activa que amplifique esta corriente tenemos un detector de humedad.
Sensores magnéticos
Detecta los campos magnéticos que provocan los imanes o las corrientes eléctricas. El
principal es el llamado interruptor Reed; consiste en un par de láminas metálicas de
materiales ferromagnéticos metidas en el interior de una cápsula que se atraen en
presencia de un campo magnético, cerrando el circuito. El interruptor Reed puede sustituir
a los finales de carrera para detectar la posición de un elemento móvil, con la ventaja de
que no necesita ser empujado físicamente por dicho elemento sino que puede detectar la
proximidad sin contacto directo. Esto es muy útil cuando interesa evitar el contacto físico.
Sensores infrarrojos
Existen diodos capaces de emitir luz infrarroja y transistores sensibles a este tipo de ondas y
que por lo tanto detectan las emisiones de los diodos. Esta es la base del funcionamiento
de los mandos a distancia; el mando contiene diodos que emiten infrarrojos que son
recibidos por los fototransistores del aparato.
1.2.6 Inteligencia artificial
19
La inteligencia artificial es un área multidisciplinaria que, a través de ciencias como la
informática, lo lógica y la filosofía, estudia la creación y diseño de entidades capaces de
razonar por sí mismo utilizando como paradigma la inteligencia humana.
En ciencias de la computación se denomina inteligencia artificial a la capacidad de razonar
de un agente no vivo. “Es la ciencia e ingenio de hacer máquinas inteligentes,
especialmente programas de cómputo inteligentes”. (John McCarthy, 1956)
También existen distintos tipos de percepciones y acciones, que pueden ser obtenidas y
producidas, respectivamente, por sensores físicos y sensores mecánicos en máquinas, pulsos
eléctricos u ópticos en computadoras, tanto como por entradas y salidas de bits de un
software y su entorno software.
1.2.7 Desarrollo de la investigación tecnológica
Una mayor inversión en la educación se fundamenta en que ésta hace parte del desarrollo
tecnológico, y es esencial en las decisiones de los empresarios para alcanzar mayores
aumentos de productividad. El progreso técnico consiste en diversificar la economía
acrecentando los bienes que se saben producir. El desarrollo tecnológico que conlleva un
cambio del mismo tipo ocurre cuando las acciones de individuos que persiguen su propio
interés pueden generar mejoras en las tecnologías, de las cuales se benefician otros sin
ningún costo adicional es decir, que no se presenta exclusión.
1.2.8 Origen y evolución del juego Tres en Raya
El tres en línea, también conocido como tres en raya, juego del
gato, tatetí, triqui, totito, triqui traka, tres en gallo, michi, ceritos, equis cero o la vieja, es
un juego de lápiz y papel entre dos jugadores: O y X, que marcan los espacios de
20
un tablero de 3×3 alternadamente. Un jugador gana si consigue tener una línea de tres de sus
símbolos: la línea puede ser horizontal, vertical o diagonal.
Los jugadores no tardan en descubrir que el juego perfecto termina en empate sin importar
con qué juega el primer jugador. Normalmente son los niños pequeños los que juegan al tres
en raya: cuando ya han descubierto una estrategia imbatible se pasan a juegos más
sofisticados, como el de puntos y cajas.
La misma simplicidad del juego de tres en raya lo hacen ideal como herramienta pedagógica
para enseñar los conceptos de teoría de juegos y la rama de inteligencia artificial que se
encarga de la búsqueda de árboles de juego.
1.2.8.1 Soluciones
Estrategia óptima para el jugador X. La X en rojo marca el movimiento óptimo a realizar. Se
empieza por la casilla superior izquierda. En el siguiente paso se examina la casilla donde
haya marcado el jugador O, que presenta una nueva jugada óptima y así sucesivamente.
1.2.8.2 Reglas
Se echa a suertes el jugador que empieza a jugar la partida.
Cada jugador coloca sus fichas de forma alternativa.
El jugador que comienza el juego coloca su primera X en la posición que quiera, y a
continuación su contrincante coloca su O en una de las posiciones restantes. Se
prosigue hasta completar las posiciones restantes.
Cada jugador está obligado a situar una de sus fichas cada vez que le toca el turno en
una casilla libre.
21
El primer jugador que coloca tres de sus fichas en línea recta (horizontal, vertical o
diagonal) es el ganador.
Si se cubren todas las casillas y ningún jugador hubiera colocado tres de fichas en línea
se considera que la partida ha quedado en empate.
1.3 Valoración critica
La robótica es una de las herramientas educativas donde los estudiantes ponen en práctica
los conceptos adquiridos en el diseño y la programación de los sistemas robóticos. Con la
implementación del dispositivo autómata programado para la solución e interacción en el
juego tres en raya, contribuye con la investigación tecnológica del área de robótica de
Uniandes Tulcán, los estudiantes utilizan estrategias integradoras para la enseñanza y el
aprendizaje que permite un desarrollo basado en el trabajo de proyectos donde los
estudiantes desarrollan ideas para implementar un robot.
El desarrollo del presente proyecto de tesis tiene con finalidad dar a conocer los diferentes
dispositivos y con su respectiva configuración en el área de robótica, es con el fin de que la
universidad y los estudiantes de la carrera de Sistemas, se incentiven con la investigación en
esta área.
1.4. Conclusiones parciales del capítulo I
En este capítulo se hace referencia a los diferentes aspectos teóricos en los que se
define temas sobre la robótica, inteligencia artificial lo que ayuda al desarrollo de la tesis
en el ámbito de investigación.
En la actualidad la robótica cumple un rol muy en cada acción que realicemos y es por
eso que de esta manera ayuda a implementar, mejorar y desarrollar sus propias tecnologías
con aplicaciones en otras especialidades.
22
Ofrece a los estudiantes nuevos y distintos conceptos en conocimientos investigativos
como tecnológicos, el cual permite que desarrollen la creatividad, diseñado e
implementado dentro de la institución.
CAPÍTULO II. MARCO METODOLÓGICO
2.1. Caracterización de la Universidad Regional Autónoma de los Andes Uniandes
extensión Tulcán
23
La Universidad Regional Autónoma de los Andes Uniandes sede Tulcán, se encuentra
ubicada en el sector Santa Rosa de Taques, es una Universidad particular, que tiene como
propósito formar profesionales de tercer y cuarto nivel de investigación, responsables,
competitivos, con conciencia ética y solidaria capaces de contribuir al desarrollo nacional y
democrático, mediante una educación humanista, cultural y científica dirigida a bachilleres y
profesionales nacionales y extranjeros. Cuya visión es ser una institución reconocida a nivel
nacional e internacional por su calidad, manteniendo entre sus fortalezas un cuerpo docente
de alto nivel académico y un proceso de formación profesional centrado en el estudiante,
acorde con los avances científicos, tecnológicos, de investigación en vínculo permanente
con los sectores sociales y productivos.
Actualmente la universidad UNIANDES extensión Tulcán, brinda carreras debidamente
abalizadas por el Senescyt tales como:
Sistemas e informática
Contabilidad y auditoria
Derecho; y,
Enfermería
2.2. Descripción del procedimiento metodológico para el desarrollo de la investigación
2.2.1. Modalidad de la Investigación
Considerando la naturaleza y el área que abarca este proyecto; Robot autómata programado
de resolución del juego tres en raya para contribuir con el desarrollo de la investigación
tecnológica en el área de robótica de la Uniandes - Tulcán, se eligió un entorno cualitativo y
cuantitativo debido a que se lo realizó por medio de entrevistas y encuestas a los estudiantes,
docentes y personal administrativo de la Universidad Uniandes de la ciudad de Tulcán.
El paradigma cuantitativo se lo utiliza por llevar a cabo una investigación de campo,
fundamentada en encuestas o entrevistas, las mismas que son aplicadas a una muestra
debidamente seleccionada de la población motivo de estudio, para los cuales se tabulan los
datos en forma numérica y se presentan en gráficas estadísticas, estos instrumentos han sido
aplicados a los estudiantes de la universidad.
24
El paradigma cualitativo se lo emplea por la utilización de métodos teóricos de
investigación, los mismos que permiten el análisis de la información teórica presentada en la
tesis; también la propuesta permite contribuir con el desarrollo de la investigación
tecnológica en el área de robótica de la Uniandes - Tulcán.
2.2.2 Tipos de investigación
Los tipos de investigación empleados para el desarrollo de este trabajo de grado son:
Investigación Aplicada. Este tipo de investigación integró, la teoría con la práctica para dar
una solución adecuada al problema, como es el robot autómata programado de solución del
juego tres en raya para contribuir con el desarrollo de la investigación tecnológica en el área
de robótica de la Uniandes - Tulcán
Investigación de Campo. Se desarrolla en la universidad Uniandes - Tulcán” con la
finalidad de recopilar datos a través de encuestas.
Investigación Bibliográfica. Porque se realizó un estudio de inteligencia artificial y
robótica en libros y en internet.
Investigación Descriptiva. Porque se hace el estudio y la descripción de las dos variables:
Robot autómata programado de solución del juego tres en raya y contribuir con el desarrollo
de la investigación tecnológica en el área de robótica de la Uniandes - Tulcán.
Investigación Correlacional. Por cuanto tiene un grado de incidencia la variable
independiente sobre la variable dependiente; es decir, el: Robot autómata programado de
solución del juego tres en raya y contribuir con el desarrollo de la investigación tecnológica
en el área de robótica de la Uniandes - Tulcán
2.2.3. Población y Muestra
2.2.3.1. Población.
25
La población tomada en cuenta para llevar a cabo la investigación de campo es:
Extracto Población Técnica
Docentes 4 Encuesta
Estudiantes 30 Encuesta
Total 34
2.2.3.2. Muestra.
Se considerará muestra a una parte de la población tomada en cuenta para llevar a cabo la
investigación, que en este caso serían de 34 personas entre estudiantes y docentes de la
carrera de sistemas de la Universidad Regional Autónoma de los Andes extensión Tulcán.
2.2.4. Métodos, técnicas e instrumentos.
Los métodos de investigación empleados son de carácter teóricos y empíricos delconocimiento.
2.2.5 Métodos teóricos.
Método analítico-sintético. Se utiliza para analizar la elaboración de la encuesta y en el
marco teórico porque nos permite ir de un todo a sus partes, y la síntesis se la aplica en
la propuesta porque nos permite ir de las partes al todo. Método inductivo-deductivo. Se lo utiliza en planteamientos generales para inducir
conocimientos específicos. Método Histórico – Lógico. Porque se hace un estudio de los antecedentes de la
prestación de textos, así como se clasifica en etapas el marco teórico. Método sistémico. Se lo va a implementar en construcción del robot, así como también
en el desarrollo de la tesis en cada uno de sus capítulos para al final integrar todo en un
solo documento.
2.2.6. Métodos empíricos
Observación científica. Permite determinar el problema a investigar para poner una
alternativa de solución
26
Tabla N° 1Fuente: Talento HumanoElaborado por: Jefferson Rosales
Criterio de Expertos. Mediante la ayuda de profesionales en la rama se valida el
proyecto mediante puntos de vista y se analiza sobre el problema a solucionar, en este
caso los validadores fueron: Ing. Hernán Guancha, Ing. Darwin Becerra e Ing. Daniel
Rodríguez, quienes son docentes y administrativo de la Uniandes Tulcán.
2.2.7. Técnicas de investigación.
Para la presente tesis se utilizó como técnicas de investigación la encuesta, utilizando como
material el cuestionario o test.
2.2.8. Instrumentos.
Los instrumentos que se utilizaron fueron: cuestionarios dirigidos a socios y administrativos.
2.3. Análisis e interpretación de datos
Encuesta dirigida al personal docente y estudiantes de la universidad Uniandes de la ciudad
de Tulcán.
PREGUNTA Nº 1:
¿Según su criterio, la aplicación de la Robótica en la Universidad Uniandes es?
OPCIONESCANTIDA
DPORCENTAJE(%)
Muysatisfactoria
0 0%
Satisfactorio 4 11.76%
Pocasatisfactoria
17 50%
Nadasatisfactoria
13 38.24%
TOTAL 34 100%
Interpretación de resultados:
La mayoría de encuestados demuestran desconformidad con la aplicación de la robótica en
la carrera de sistemas, aunque existen proyectos de robótica, estos no se han dado a conocer
27
Tabla N° 2Fuente: Encuesta realiza a Docentes y estudiantes de SistemasElaborado por: Jefferson Rosales
a todos los estudiantes; por lo tanto la mayoría de estudiantes asumen que la aplicación de la
robótica en la carrera de sistemas de la universidad Uniandes es nula, entonces se deben dar
a conocer este tipo de proyectos y su funcionamiento.
PREGUNTA Nº 2:
¿Conoce usted si en la Universidad Uniandes se han desarrollado proyectos de Robótica?
OPCIONES
CANTIDAD
PORCENTAJE(%)
Si 8 76.47%
No 26 23.53%
TOTAL 34 100%
Interpretación de resultados:
La mayoría de las estudiantes no conocen a cerca de los proyectos que se han desarrollado
en la universidad Uniandes en el área de robótica, por lo que es necesario se los de a conocer
mediantes exposiciones, ferias abiertas y en el aula de clases con el fin de explicar su
funcionamiento e incentivar a los estudiantes a que ingresen a un nuevo campo del
conocimiento y aplicación tecnológica.
PREGUNTA Nº 3:
¿Le gustaría que en la Universidad Uniandes se apliquen conocimientos de Robótica e
Inteligencia Artificial en la creación de Robots?
OPCIONES
CANTIDAD
PORCENTAJE(%)
Si 32 94.12%
No 2 5.88%
TOTAL 34 100%
Interpretación de resultados:
28
Tabla N° 3Fuente: Encuesta realiza a Docentes y estudiantes de SistemasElaborado por: Jefferson Rosales
Tabla N° 4Fuente: Encuesta realiza a Docentes y estudiantes de SistemasElaborado por: Jefferson Rosales
Casi el total de los encuestas están de acuerdo con que se apliquen conocimiento en el área
de la robótica e inteligencia artificial puesto que es una rama de la ciencia que actualmente
está siendo explorada a nivel mundial, lo cual generará grandes proyectos en beneficio a la
sociedad.
PREGUNTA Nº 4:
¿Usted como estudiante de la carrera de sistemas en la Universidad Uniandes ha
desarrollado proyectos orientados a la Robótica?
OPCIONES
CANTIDAD
PORCENTAJE(%)
Si 1 2.94%
No 33 97.06%
TOTAL 34 100%
Interpretación de resultados:
Casi en la totalidad de los encuestados ninguno de ellos ha desarrollado proyectos en el área
de robótica por lo que es necesario impartir conocimientos prácticos en esta área con el fin
de que el estudiante tenga en cuenta el nuevo ámbito donde puede aplicar nuevos proyectos
en beneficio de la sociedad.
PREGUNTA Nº 5:
¿Está usted de acuerdo que en Uniandes – Tulcán se cree un laboratorio de Robótica?
OPCIONES
CANTIDAD
PORCENTAJE(%)
Si 34 100%
No 0 0%
TOTAL 34 100%
Interpretación de resultados:
29
Tabla N° 5Fuente: Encuesta realiza a Docentes y estudiantes de SistemasElaborado por: Jefferson Rosales
Tabla N° 6Fuente: Encuesta realiza a Docentes y estudiantes de SistemasElaborado por: Jefferson Rosales
Todos los encuestados están de acuerdo en la creación de un laboratorio de robótica y
electrónica puesto que les interesa indagar en este nuevo campo de la ciencia que
actualmente se encuentra en desarrollo.
PREGUNTA Nº 6:
¿Según su criterio, la creación del laboratorio de Robótica en la Universidad Uniandes sería?
OPCIONESCANTIDA
DPORCENTAJE
(%)
Oportuno 30 88.24%
Poco oportuno 4 11.76%
Nada oportuno 0 0%
TOTAL 34 100%
Interpretación de resultados:
Es oportuno y necesario crear un laboratorio de tecnología en robótica y electrónica puesto
que si la universidad de dota de herramientas tecnológicas, mejorará la calidad de educación
en la carrera de sistemas y también se presentará un nuevo ámbito para la investigación.
PREGUNTA Nº 7:
¿Le gustaría diseñar y programar sus propios Robots en la cátedra de Robótica?
OPCIONES
CANTIDAD
PORCENTAJE(%)
Si 34 100%
No 0 0%
TOTAL 34 100%
Interpretación:
30
Tabla N° 7Fuente: Encuesta realiza a Docentes y estudiantes de SistemasElaborado por: Jefferson Rosales
Tabla N° 8Fuente: Encuesta realiza a Docentes y estudiantes de SistemasElaborado por: Jefferson Rosales
Todos los encuestados desear crear sus propios proyectos en el área de robótica y electrónica
ya que es un área poco explorada y se puede dar un gran aporte tecnológico en la sociedad.
2.4. Metodología del desarrollo del dispositivo
2.4.1. Análisis/diseñoEl objetivo es desarrollar el diseño arquitectónico de los sistemas, utilizando los
requerimientos obtenidos. El diseño arquitectónico se engloba dos componentes: los datos y
los procesos, los cuales serán analizados y diseñados desde una perspectiva conceptual a una
física.
El análisis es un conjunto o disposición de procedimiento o programas relacionados de
manera que juntos forman una sola unidad. Un conjunto de hechos, principios y reglas
clasificadas y dispuestas de manera ordenada mostrando un plan lógico en la unión de las
partes.
En el diseño se define el proceso de aplicar ciertas técnicas y principios con el propósito de
definir un dispositivo, un proceso o sistema, con suficientes detalles como para emitir su
interpretación y realización física.
Se encuentra 4 actividades:
Analizar y diseñar procesos: En las operaciones del negocio y los requerimientos de
funcionamiento, se toma en cuenta el propósito de determinar la forma en que debe
funcionar el sistema. Analizar y diseñar los datos: Con los requerimientos de información se debe organizar
los distintos modelos de datos que nos ayudan a diseñar la base de datos que hagan falta para
que el sistema funcione de acuerdo al modelo de funcionamiento. Diseñar y organizar los componentes físicos: Todo componente físico como plantilla,
base de datos hacen posible la función del sistema de acuerdo al modelo de funcionamiento. Planificar el desarrollo de los componente físicos: Actividad en la cual planificamos la
forma en que pueden ser construidos e implementados los componentes físicos de una forma
rápida y productiva.2.4.2. Construcción
Dentro de esta fase de construcción existen diferentes actividades:
Dentro de infraestructura: Se desarrolla y organizara la infraestructura que permite
cumplir las tareas de construcción en la forma más productiva posible.
31
Adaptación de paquetes: Cada componente del paquete será revisado en forma
exhaustiva por el equipo analista- usuario, con el fin de conocer y comprender todos los
aspectos del paquete. Desarrollo de unidades de diseño interactivas: Las unidades de diseño interactivas,
son procedimientos que se cumplen o se ejecutan a través de un dialogo usuario/ sistema. Desarrollo de unidades de diseño manuales: Incluyen las tareas que se ejecutan en
forma manual que se incluyen dentro de los procedimientos administrativos. Las actividades
tienen como objetivo central del desarrollo todos los procedimientos administrativos que
rodean y gobernarán la utilización de los componentes computarizados desarrollados en la
fase de diseño detallado y construcción.
2.4.3. ImplementaciónEn esta fase una vez implementado el dispositivo se procederá a programar en Lego EV3,
este una vez se encargara de controlar el cerebro lo cual permitirá realizar diferentes
ejecuciones a través de los sensores y los servomotores instalados en el robot.
2.4.4. Pruebas En esta fase, las diferentes unidades de diseño han sido desarrolladas y probadas por
separado. Durante su desarrollo, el sistema se emplea de forma experimental para asegurar
que el software no falle y funcione de acuerdo a sus especificaciones de la manera que los
usuarios esperan que lo haga. Para evaluar el desenvolvimiento del sistema, en esta fase se
llevan a cabo varios niveles de prueba.
Funcionalidad: Prueba desde el punto de vista de los requerimientos funcionales De sistema: Prueba desde los niveles de calidad del sistema y de desempeño.De integración: Prueba de interfaces
2.5. Conclusiones parciales del capítulo II.
Según los objetivos planteados para el presente trabajo de investigación y tomando en
cuenta los resultados obtenidos, se presentan las siguientes conclusiones que fueron
resultado de un profundo análisis:
De las preguntas realizadas en la encuesta, la mayor población son los estudiantes, razón
por la cual es favorable y necesario dar a conocer los proyectos tecnológicos que la
universidad posee.
32
Todos los encuestados muestran interés por las áreas de robótica y electrónica por lo
que se puede aprovechar y brindar conocimientos de las áreas para que los estudiantes
puedan acceder a los conocimientos y desarrollen proyectos tecnológicos que
contribuyan a la comunidad.
Una vez realizado el análisis e interpretación de las preguntas se puede concluir que es
imperiosa la necesidad de implementar cursos de robótica y electrónica los cuales
deben ser incrementados en horas clase dentro de la malla curricular logrando de esta
forma que los estudiantes de la carrera de sistemas conozcan de estas áreas del
conocimiento.
CAPÍTULO III. DESARROLLO DE LA PROPUESTA
3.1.1. Título de la Propuesta.
Robot autómata programado de resolución del juego tres en raya.
3.1.2. Caracterización de la Propuesta
La propuesta está orientada a la implementación de un robot autómata programado de
solución del juego tres en raya que contribuya en el desarrollo de aplicaciones tecnológicas
de Uniandes Tulcán.
33
La presente investigación se basa en desarrollar y programar una plataforma robótica, que
pueda ser capaz de realizar actividades a través de la inteligencia artificial aplicando
robótica, para ello se realizará el ensamblaje de un robot autómata programado de solución
del juego tres en raya el cual pueda detectar formas graficadas en papel, enviar por medio
del receptor la información capturada a la aplicación, para su posterior procesamiento y
ejecución de la actividad.
La finalidad de esta propuesta es mejorar esta área en la carrera de Sistemas de la
Universidad con el propósito de que esta aplicación informática y todos los dispositivos
físicos y equipos necesarios para su funcionamiento se desarrollen y se implementen en
beneficio de estudiantes, docentes y la comunidad.
De esta manera se cumple con uno de los propósitos principales de la carrera de Sistemas, el
cual es innovar tecnológicamente e investigar soluciones y alternativas que aplicadas al
medio educativo, den solución a problemas con ideas prácticas.
En definitiva la realización de la propuesta conlleva a promover que en el futuro otras
generaciones de estudiantes se motiven y estén dispuestos a incursionar en el campo de la
robótica, logrando de esta manera que la Universidad en sus áreas de enseñanza técnica se
afiance aún más.
3.1.3. Fundamentación
En esta investigación se desarrolla un robot autómata programado, el mismo que resuelve el
juego del tres en raya frente a un humano el cual dispondrá de una plataforma dotada de
sistemas complejos de control, donde será capaz de analizar, y realizar movimientos
respondiendo a ordenes sensoriales y actuando como un dispositivo inteligente, lo que
quiere decir que también reaccionará a estímulos, eventos inesperados que puedan ocurrir
como la lectura de información y eventos inesperados, la comunicación con el administrador
será tratada por el dispositivo software y hardware de control.
La construcción y programación de un robot autómata programado es combinar tecnologías
robóticas dado que integra una computadora, sistemas sensoriales y motores de articulación
34
para hacer posible que un conjunto de hardware y software, puedan tratarse como si fuera un
compañero interactivo.
Es indudable que se han desarrollado soluciones de automatización y control en las que
utilizar técnicas de inteligencia artificial lo cual aporta beneficios a la humanidad una de las
formas en que más se visualiza la automatización, es en la utilización de robots para la
realización de actividades que van desde sencillas a complejas, las mismas que antes sólo el
ser humano podía llevar a cabo.
3.1.4 Objetivo de la Propuesta
Contribuir con el desarrollo investigativo y tecnológico en el área de robótica de la carrera
de sistemas de la Universidad Uniandes Tulcán.
3.1.5. Análisis de requerimientos.
Después de realizar una exhausta investigación se ha encontrado con algunas deficiencias
en la carrera de sistemas en donde a continuación nombramos algunos de ellos:
Problema RequerimientoNo existe investigación
tecnológicaFomentar mediantes cursosconocimiento más profundo de
nuevas tecnologías.Conocimiento general de
robóticaProfundizar más sobre el tema de
la Robótica.No existe un laboratorio de
robótica en la carrera desistemas Uniandes
Impulsar a las distintasautoridades el implementar un
laboratorio de robóticaFalta de incentivación al
Desarrollo del robots Crear grupos de trabajo para el ensamblaje
dispositivos aplicando conocimientos de
robótica dentro de la Universidad.
35
Tabla N° 9Fuente: Propuesta y RequerimientosElaborado por: Jefferson Rosales
3.2.1. Análisis y Especificaciones Técnicas del Hardware Utilizado, Lego Mindstorms
EV3.
La plataforma robótica que se utilizó para desarrollar esta investigación es el Lego
Mindstorms EV3.
3.2.2. Componentes de EV3
3.2.2.1. Hardware y Software
Procesador ARM9 con memoria Flash de 16 MB, 64 MB de RAM y memoria ampliable
con tarjetas mini SD hasta 32 GB. SO Linux muy hackeable, con licencia Open Source Nuevo puerto USB 2.0 para dispositivos opcionales: llave WiFi, WebCam, etc. Posible conectar en daisy-chain hasta 4 ladrillos por los puertos USB y programarlos
todos como si fueran uno sólo. 4 puertos para sensores y 4 puertos para servomotores Ladrillo inteligente con pantalla más grande y altavoz mucho más potente. Interfaz adicional de botones, con iluminación trasera, para indicar todos los posibles
estados. Bluetooth 2.1 Tablets y Smartphones: compatible con OS y Android próximamente. Requiere 6 pilas AA o la batería de 2050 mAh y cargador opcionales 3 Interactivos Servo Motores: 2 grandes y 1 mediana, ambos tienen codificadores. 1 sensor de toque Nuevas medidas distancia IR Buscador Sensor de objetos y se puede utilizar para
detectar la dirección del IR Beacon. Nueva IR Beacon controla remotamente robot de hasta 6 metros de distancia; que utiliza
el IR Buscador un receptor en ese caso. Mejor sensor, detecta 6 colores
3.2.3. Estructura General del robot autómata programado.
El Robot contiene una estructura interna que es la encargada de darle forma y sostener sus
componentes, la cual está constituida por numerosos materiales, como plástico, metales, etc.
Para la construcción del robot hay que tener en cuenta cuatro puntos importantes que son:
3.2.3.1 Partes electrónicas
36
Cerebro Principal del Robot
Este cerebro es de modelo EV3, que contiene 8 puertos en los cuales van conectados los
diferentes sensores, así como también los servomotores para que de esta manera puedan
transmitir la información necesaria al cerebro y así procese la información requerida y
permita que el robot realice los respectivos movimientos.
Una vez que se conoce el tipo de cerebro que está encargado de guardar y procesar las líneas
de comandos programadas; se procede a ensamblarlo como se observa en el imagen anterior,
donde se puede ver cómo está incorporado en el robot; el cerebro controla todos los
movimientos ejecutados por los programas guardados en el mismo.
Esqueleto.
El esqueleto es el que soporta todos los componentes electrónicos del robot; los cuales
tienen sus respectivas características como son el tamaño, peso y flexibilidad para poder
adaptar todos los elementos con los cuales está conformado el robot.
Es así que el esqueleto principal es de material plástico, como la mayoría de los elementos a
implantar, lo cual le da al robot un menor peso para que tenga más movilidad y pueda
realizar los movimientos requeridos, pero a la vez puede soportar otras partes o piezas.
Extremidades.
37
Gráfica N° 2Fuente: www.blogedubotz.blogspot.comElaborado por: Jefferson Rosales
Las extremidades tanto superiores como inferiores, permiten al robot realizar los
movimientos solicitados, así como también permite el desplazamiento mediante las ruedas
que posee; en el desarrollo del presente robot se van a utilizar ruedas para el desplazamiento
y servomotores para el movimiento; La energía necesaria para mover el dispositivo, será
proporcionada por 6 baterías AA.
Sentidos.
Los sentidos o sensores se colocan estratégicamente sobre la estructura del robot, y estos
son: sensor de infrarrojos, sensor de color, sensor de contacto, los cuales facilitaran al
cerebro la información necesaria para la realización de los movimientos respectivos de
acuerdo a las condiciones del entorno.
Las tareas encomendadas al robot se desarrollan en un entorno en el que algunas
características físicas van a determinar el comportamiento del mismo. Para determinar y
medir dichas características se precisa de sensores adecuados, por tal motivo se incluyen
varios tipos de sensores, que transmitirán la información al cerebro para que este procese y
determine las acciones a realizar, dichas acciones consisten en el control de una serie de
dispositivos actuadores que determinaran el trabajo o movimiento adecuado el cual va a
realizar el robot.
Sensor de infrarrojos
Este sensor detecta objetos cercanos y movimientos; si comparamos este sensor con los
sentidos humanos, equivale a los ojos del robot.
vez conocido este tipo de sensor se procede a armarlo con todas las piezas necesarias para
que reconozca objetos cercanos.
38
Gráfica N° 3 Fuente:www.ro-botica.com/Sensor-baliza-IR-LEGO-MINDSTORMS-EV3
Elaborado por: Jefferson Rosales
Sensor de color RGB
Este sensor permite reconocer diferentes colores y mediante el reconocimiento ejecutar una
instrucción determinada.
Sensor de Contacto
Este sensor permite realizar la ejecución de una instrucción determinada mediante el
contacto o choque con el medio ambiente.
Servomotores
39
Gráfica N° 4Fuente:www.picaxe.com/Circuit-Creator/Sensors/Lego-NXT-RGB-
Color-Sensor-v2
Elaborado por: Jefferson Rosales
Gráfica N° 5 Fuente: www.tecno4merced1213.com/2013/03/robot-mindstorms-nxt-20-alvaro-y-victor.htmlElaborado por: Jefferson Rosales
Los servomotores permiten la movilidad del robot; es decir, el robot tendrá movimiento y
podrá desplazarse, ya que son una de las partes fundamentales para que el robot tenga
movilidad.
Estos servomotores permiten la movilidad de del dispositivo los cuales están conectados
mediante los respectivos cables de conexión al cerebro principal para ejecutar las respectivas
instrucciones programadas.
3.2.3.2 Partes para la conexión del dispositivo
40
Gráfica N° 6Fuente:www.superrobotica.com/servos.htmElaborado por: Jefferson Rosales
Gráfica N° 7Fuente: www.superrobotica.com/roboti2c.htmElaborado por: Jefferson Rosales
Estas partes permiten la conexión de cada una de las extremidades actuadoras del robot, así
como el ajuste necesario de cada uno de sus accesorios.
Articulaciones para movimiento
Estas piezas son muy pequeñas pero de vital importancia ya que permiten conectar y ajustar
todas las partes del robot y a la vez le dan movilidad.
Cables de conexión al cerebro principal
Mediante los cables se conectarán los servomotores y sensores con el cerebro central del
robot el cual es el encargado de controlar el dispositivo.
41
Gráfica N° 8Fuente:www.community.fortunecity./campus/ANATOM%CDA.html
Elaborado por: Jefferson Rosales
Gráfica N° 9Fuente:www.coparoman-grados-de-libertad-de-un-robot.htmlElaborado por: Jefferson osalesR
Gráfica N° 10Fuente: www.ro-botica.com/es/Producto/Smart-Cable-Pack-VEX-IQ/
Elaborado por: Jefferson Rosales
Finalmente se procede a ensamblar todas las partes del robot.
3.2.3.3. Análisis y Especificaciones Técnicas del Hardware Utilizado, Lego Mindstorms
EV3.
A continuación se procede a explicar cómo funciona el software parte por parte, para ver
cómo se ejecutan las secuencias de comandos programados para los respectivos
movimientos del robot.
En el siguiente gráfico se indica una parte del código de programación del robot.
42
Gráfica N° 11Fuente:www.flickr.com/photos/91708573@N07/8356924939/in/photostream
Elaborado por: Jefferson Rosales
A continuación se muestra la barra de herramientas presente en el software EV3.
Aquí se pueden destacar la barra de herramientas del programa y la ventana de programas
conjuntamente con las herramientas del lenguaje G.
Herramientas de Acción.- En esta barra se muestran todas las opciones de movimiento
de servo motores y su respectiva configuración.
43
Grafica N° 12Fuente: Lego Mindstorms EV3Elaborado por: Jefferson Rosales
Grafica N° 13Fuente: Lego Mindstorms EV3Elaborado por: Jefferson Rosales
Grafica N° 14Fuente: Lego Mindstorms EV3Elaborado por: Jefferson Rosales
Herramientas de Control de Flujo.- Se muestran todas las herramientas de repetición
como la de case, while, repeat, etc.
Sensores.- Se muestran las herramientas que permiten controlar los diferentes
sensores del robot, como son: sensor de luz, sensor de color, sensor de contacto, sensor
de ultrasonidos, sensor infrarrojo, etc.
Herramientas para Operaciones con Datos.- Se muestran todas las herramientas para
realizar las diferentes operaciones en donde intervienen datos.
44
Grafica N° 15Fuente: Lego Mindstorms EV3Elaborado por: Jefferson Rosales
Grafica N° 16Fuente: Lego Mindstorms EV3Elaborado por: Jefferson Rosales
Grafica N° 17Fuente: Lego Mindstorms EV3 Elaborado por: Jefferson Rosales
Herramientas de Control Avanzado.- Se muestran las herramientas para procesos
avanzados, como son: control mediante Bluetooth, WiFi, Infrarrojos, etc.
En la siguiente imagen se muestra el gráfico del programa que permite trabajar con el sensor
de color y los servos motores en un ejemplo práctico.
3.3. Diseño
3.3.1. Pasos para jugar y ganar el tres en raya
El tres en raya (también conocido como “tres en línea” o “michi”) es un juego resuelto. Es
decir, hay una estrategia conocida y matemática probada a seguir para obtener el mejor
resultado en cada juego. En el tres en raya, dos jugadores que sigan la estrategia correcta
45
Grafica N° 18Fuente: Lego Mindstorms EV3Elaborado por: Jefferson Rosales
Grafica N° 19Fuente: Lego Mindstorms EV3
Elaborado por: Jefferson Rosales
siempre terminarán en empate. Sin embargo, si juegas contra un oponente que no conozca
dicha estrategia, puedes ganar cada vez que cometa un error. Una vez que tus amigos
descubran tu estrategia, prueba con una versión más difícil de estas reglas.
Método 1 de 3: Ganar o empatar al empezar primero
Intenta ganar si tu oponente coloca la primera O en el centro. Si tu oponente juega su
primera O en el centro, debes esperar a que cometa otro error antes de poder ganar. Si
continúa jugando correctamente, el juego terminará en empate. Estas son dos opciones para
tu segunda jugada, seguidas de instrucciones acerca de cómo ganar si tu oponente hace
determinados movimientos (si no los hace, sigue bloqueando sus jugadas y el juego
terminará en empate):
Coloca la segunda X en la esquina opuesta a la primera, de modo que haya una línea vista
como “X O X” en diagonal a lo largo del tablero. Si tu oponente responde con una O en
una de las esquinas restantes, ¡habrás ganado!]Coloca la tercera X en la última esquina
vacía y tu oponente no podrá impedir que ganes colocando una cuarta.
O, puedes colocar la segunda X en una casilla del borde (no en la esquina), sintocar la
primera X. Si tu oponente coloca una O en la esquina que no está al lado de dicha X,
puedes usar la tercera para bloquear su movimiento y ganar automáticamente al colocar
una cuarta X.
46
Grafica N° 20Fuente: http://es.wikihow.com/ganar-jugando-tres-en-rayahtml Elaborado por: Jefferson Rosales
Gana automáticamente si tu oponente juega su primera O en cualquier casilla que no sea la
del centro. Si tu oponente coloca su primera O en cualquier casilla que no sea la del centro,
puedes ganar. Responde colocando tu segunda X en cualquier otra esquina, con un espacio
vacío entre ambas X.
Por ejemplo, supongamos que colocas la primera X en la casilla superior izquierda y tu
oponente coloca una O en la casilla superior media. Puedes colocar la segunda X en la
esquina inferior izquierda o derecha. No la coloques en la esquina superior derecha, ya que
habría una O entre ambas X en lugar de un espacio vacío.
Coloca la tercera X de modo que tengas dos posibles movimientos para ganar. La mayor
parte del tiempo, tu oponente verá que tienes dos X en una fila y te bloqueará (si no lo hace,
simplemente gana formando una fila de X). Después de que esto ocurra, debe haber una
casilla vacía alineada con tus dos primeras X y sin ninguna O bloqueándola. Coloca la
tercera X en esa casilla.
Por ejemplo, toma un pedazo de papel y dibuja un tablero de tres en raya con la fila superior
"X O _", la fila intermedia "O _ _" y la inferior "X _ _". Si colocas la tercera X en la esquina
inferior derecha, estará alineada con las otras dos X.
47
Grafica N° 21Fuente: http://es.wikihow.com/ganar-jugando-tres-en-rayahtml Elaborado por: Jefferson Rosales
Gana colocando la cuarta X. Después de colocar la tercera X, hay dos casillas vacías que te
harán ganar el juego si colocas una X en una de ellas. Dado que tu oponente solo puede
hacer una jugada, únicamente puede bloquear una de esas casillas. ¡Escribe la cuarta X en la
casilla que no bloqueó y gana el juego!
Método 2 de 3: Nunca perder al comenzar en segundo lugar
Si tu oponente comienza en la esquina, fuerza un empate. Si tu oponente juega primero y
comienza con una O en una esquina, siempre coloca la primera X en el centro. La segunda X
debe estar en un borde, no en una esquina, a menos que necesites bloquear a tu oponente
para que no complete tres O en una fila. Con esta estrategia, todos los juegos deben terminar
en empate. En teoría, puedes ganar desde esta posición, pero tu oponente tendría que
cometer un gran error, como no ver que tienes dos X en una fila.
48
Grafica N° 22Fuente: http://es.wikihow.com/ganar-jugando-tres-en-rayahtml Elaborado por: Jefferson Rosales
Grafica N° 23Fuente: http://es.wikihow.com/ganar-jugando-tres-en-rayahtml Elaborado por: Jefferson Rosales
En esta sección, tu oponente aún juega con las O, pero recuerda que él juega primero esta
vez.
Fuerza a un empate cuando tu oponente empiece en el centro. Cuando tu oponente comience
colocando una O en el centro, coloca tu primera X en una esquina. Después de eso, sigue
bloqueándolo hasta que el juego termine en un empate. Básicamente, no hay forma de que
ganes desde esta posición, ¡a menos que tu oponente ya no trate de ganar o te impida
hacerlo.
Intenta ganar si tu oponente comienza en el borde. La mayor parte del tiempo, tu oponente
comenzará con una de las jugadas mencionadas anteriormente. Sin embargo, si coloca la
primera O en un borde en lugar de en una esquina o en el centro, tienes una pequeña
oportunidad de ganar. Coloca tu primera X en el centro. Si tu oponente coloca la segunda O
en el borde opuesto, formando una fila o columna que sea vea “O-X-O”, coloca tu segunda
X en una esquina. Si tu ponente pone la tercera O en la esquina opuesta, formando una línea
diagonal “X-X-O”, haz la tercera X en la casilla vacía para bloquear ambas O en una fila. A
partir de aquí, puedes ganar colocando la cuarta X.
Si en algún momento tu oponente no hace la jugada exactamente como se describió
anteriormente, tendrás que conformarte con un empate. Simplemente comienza a
bloquear sus movimientos y ninguno ganará.
49
Grafica N° 24Fuente: http://es.wikihow.com/ganar-jugando-tres-en-rayahtml Elaborado por: Jefferson Rosales
3.4. Pruebas
Después del análisis del robot autómata programado de solución del juego tres en raya y el
software con el que se va a manipular el mismo se procede a realizar las pruebas con los
debidos sensores.
3.4.1. Primera Prueba – Sensor de Luz
Para esto se utilizó el sensor de luz, el cual detecta colores y se programa con los
servomotores en un ciclo repetitivo infinito el cual permite el movimiento del robot
autómata programado de solución del juego tres en raya, para el movimiento según colores
como por ejemplo moverse y dar lectura a los datos que se presentan en el papel del juego.
Resultados
Terminada la prueba se obtuvo el resultado esperado y programado mediante el software,
comprobando así el correcto funcionamiento del robot autómata programado de solución del
juego tres en raya mediante el software.
En el siguiente gráfico se observa como el robot autómata programado de solución del juego
tres en raya procede a moverse según detecte un color.
50
Grafica N° 25Fuente: http://msalcharobotica.blogspot.com/2013/04/robot-p4_6.html Elaborado por: Jefferson Rosales
3.4.2 Segunda Prueba – Sensor de infrarrojos y ultrasónico
En esta prueba utilizamos el sensor infrarrojo, el cual detecta objetos que se encuentran en el
entorno del robot para que interactúe con ellos según la programación que se le asigne.
Resultados
Terminada esta prueba se obtuvo el resultado esperado, el robot autómata programado de
solución del juego tres en raya realiza con éxito los movimientos esperados sin encontrar
error alguno.
3.5 Implementación
Una vez realizado el robot se procede a programarlo para lo cual se utiliza el software
llamado EV3, que se encarga de controlar el cerebro para realizar las diferentes ejecuciones
de los comandos para que pueda ejecutarlas mediante los sensores instalados en el robot.
51
Grafica N° 26Fuente: www.tallerproyecto.dcc.uchile.cl:8091/dms/robotsproject/FOTOS_PROYECTOS/2010/ROBOT
Elaborado por: Jefferson Rosales
3.6. Validación de la Propuesta.
La validación de la propuesta se realizó mediante la vía de expertos, los cuales son
Ingenieros en el área de Sistemas, a quienes se les pidió revisar cómo está estructurado el
robot, así como la programación del mismo, realizando pruebas del software las mismas que
fueron enviadas al cerebro del robot para ser ejecutadas en presencia de los expertos,
obteniendo los resultados propuestos y constatando así el correcto funcionamiento del robot.
Posteriormente se pidió a cada uno de los expertos llenar la ficha de validación de la
propuesta en la cual constan aspectos del robot, las mismas que fueron llenadas a criterio de
cada uno de ellos.
Validador 1.
Nº de cédula: 0401230370 Nombres y Apellidos: Hernán Javier Guancha Título de mayor jerarquía: Ingeniero en Sistemas. Institución que labora: Uniandes - Tulcán Cargo Actual: Docente de tiempo completo. Años de servicio: 4 años. Experiencia profesional: 7 años
Validador 2.
Nº de cédula: 0401592514 Nombres y Apellidos: Daniel Paúl Rodríguez Guzmán. Título de mayor jerarquía: Ingeniero en Sistemas Mercantiles. Institución que labora: Uniandes - Tulcán Cargo Actual: Asistente de Telemática. Años de servicio: 2 años. Experiencia profesional: 2 años 6 meses.
Validador 3.
Nº de cédula: 0401398003 Nombres y Apellidos: Darwin Becerra Araújo. Título de mayor jerarquía: Ingeniero en Sistemas e Informática. Institución que labora: Uniandes
52
Cargo Actual: Docente. Años de servicio: 6 años. Experiencia profesional: 8 años.
3.6.1. Resultados de la validación de la propuesta
Una vez realizadas las respectivas validaciones mediante expertos de Sistemas se obtuvieron
los siguientes resultados:
En el primer indicador de la calidad se preguntó por el carácter científico del desarrollo de
un robot autómata programado de solución del juego tres en raya para contribuir con el
desarrollo de la investigación tecnológica en el área de robótica de la Uniandes - Tulcán;
obteniendo los siguientes resultados.
En el segundo indicador de la calidad se preguntó por la estructura metodológica del
desarrollo de un robot autómata programado de solución del juego tres en raya para
contribuir con el desarrollo de la investigación tecnológica en el área de robótica de la
Uniandes - Tulcán; obteniendo los siguientes resultados:
53
Tabla N° 10Fuente: Validación de expertosElaborado por: Jefferson Rosales
Expertos de Sistemas
Valoración Número Porcentaje
Muy Satisfactorio 3 100%
Satisfactorio 0 0%
Poco satisfactorio 0 0%
No satisfactorio 0 0%
Total 3 100%
Expertos de Sistemas
Valoración Número Porcentaje
Muy Satisfactorio 0 0%
Satisfactorio 3 100%
Poco satisfactorio 0 0%
No satisfactorio 0 0%
Total 3 100%
En el tercer indicador de la calidad se preguntó por la organización de la temática del
desarrollo de un robot autómata programado de solución del juego tres en raya para
contribuir con el desarrollo de la investigación tecnológica en el área de robótica de la
Uniandes - Tulcán; obteniendo los siguientes resultados:
En el cuarto indicador de la calidad se preguntó por la viabilidad para la aplicación práctica
del desarrollo de un robot autómata programado de solución del juego tres en raya para
contribuir con el desarrollo de la investigación tecnológica en el área de robótica de la
Uniandes - Tulcán; obteniendo los siguientes resultados:
54
Tabla N° 11Fuente: Validación de expertosElaborado por: Jefferson Rosales
Tabla N° 12Fuente: Validación de expertosElaborado por: Jefferson Rosales
Expertos de Sistemas
Valoración Número Porcentaje
Muy Satisfactorio 3 100%
Satisfactorio 0 0%
Poco satisfactorio 0 0%
No satisfactorio 0 0%
Total 3 100%
En el quinto indicador de la calidad se preguntó por la actualidad del desarrollo de un robot
autómata programado de solución del juego tres en raya para contribuir con el desarrollo de
la investigación tecnológica en el área de robótica de la Uniandes - Tulcán; obteniendo los
siguientes resultados:
3.7. Conclusiones Parciales del Capítulo III.
Para el ensamblado del robot autómata programado de solución del juego tres en raya es
necesario conocer sobre cada una de las piezas existentes para realizar de una forma
correcta la construcción del mismo, ya que si no se conoce el correcto uso de las piezas
puede generar errores en el movimiento, así como posibles fallas internas del robot.
55
Tabla N° 13Fuente: validación de expertos Elaborado por: Jefferson Rosales
Tabla N° 14Fuente: Validación de expertos Elaborado por: Jefferson Rosales
Expertos de Sistemas
Valoración Número Porcentaje
Muy Satisfactorio 3 100%
Satisfactorio 0 0%
Poco satisfactorio 0 0%
No satisfactorio 0 0%
Total 3 100%
Expertos de Sistemas
Valoración Número Porcentaje
Muy Satisfactorio 3 100%
Satisfactorio 0 0%
Poco satisfactorio 0 0%
No satisfactorio 0 0%
Total 3 100%
Con la implementación de un dispositivo autómata que soluciona el juego de Tres en
Raya y otros dispositivos existentes dentro de la institución, se ve la necesidad de
implementar un laboratorio de robótica y electrónica en la Universidad, cuya finalidad
será incentivar a los estudiantes en la investigación y creación de sus propios robots. Los resultados obtenidos del funcionamiento del robot autómata programado de solución
del juego tres en raya mediante la manipulación del software son los esperados,
obteniendo así el correcto funcionamiento del mismo con sus respectivos sensores y
motores puestos en funcionamiento.
Conclusiones Generales
El propósito principal del presente tema investigativo consiste despertar el interés
dentro de los estudiantes para el desarrollo de distintos proyectos tecnológicos que
56
simulen situaciones reales; utilizando plataformas robóticas y accesibles a cualquier
entorno. De tal forma que las plataformas sean lo más fácil y atractivas para el
usuario manipular, mediante controles mecánicos, electrónicos, dispositivos móviles
y de software.
Se utilizó una plataforma potente y asequible desarrollada por la empresa Lego en la
construcción del robot autómata programado de solución del juego tres en raya,
comprobando satisfactoriamente el control del robot para que cumpla con éxito los
diferentes movimientos deseados. Las características y la interfaz gráfica que posee
permiten ordenar al robot ciertos movimientos de manera fácil y eficiente mediante
un código de programación el mismo que es grabado en la memoria interna del
módulo.
Con la implementación del robot autómata programado de solución del juego tres en
raya se trata de concientizar a las autoridades de la universidad en brindar los medios
necesarios para el estudio de la electrónica y la robótica, ciencias que deben estar
inmersas en todas las universidad que poseen la carrera de Sistema y cuya misión es
preparar a los estudiantes para desempeñar funciones en una sociedad cada vez más
tecnológica por lo que se hace necesario nuevas competencias y habilidades para
enfrentar las exigencias y necesidades de la sociedad actual.
Recomendaciones
Se ve necesario que la universidad cree un laboratorio de robótica con todos los equipos
necesarios, que sirva de espacio para exponer los robots creados, y para que los
57
estudiantes utilizando su ingenio y creatividad puedan realizar varios proyectos para la
construcción de nuevos robots.
Se recomienda a los estudiantes que deseen utilizar algún proyecto de robótica ya
concluidos aaplicar los voltajes apropiados para cada uno de los dispositivos funcione
con normalidad, asegurando la fiabilidad y vida útil de los mismos.
La aplicación y uso de la robótica en la carrera de Ingeniería en Sistemas de las
Universidades del país, permite que esta área se convierta en generadora de procesos
productivos de enseñanza aprendizaje, mediante el uso intensivo de las nuevas
herramientas tecnológicas como estrategia tecnológica didáctica, por lo expuesto
anteriormente se considera indispensable que se implemente un laboratorio en esta área
con la finalidad de que los estudiantes puedan realizar temas y proyectos de
investigación referentes a robótica y electrónica.
BIBLIOGRAFÍA
Alvarado, Valencia. & Obagi, Araújo, (2008), Fundamentos de Inferencia
Estadística, Universidad Javeriana de Bogotá.
58
Angulo, Usategui, J.M. & Romero Yesa, S. & Angulo Martínez, I. (2005),
Introducción a la Robótica: Principios técnicos, construcción y programación de un
robot educativo, Ediciones Paraninfo, S.A., 448 págs. Craig, John. (2006). Robótica. México. Prentice Hall, Tercera Edición. 310 págs, Copeland, Jack. (1996). Inteligencia Artificial, Editorial Alianza. 424 págs. Daza, Jorge. (2006). Estadística Aplicada con Microsoft Excel, Lima Perú. Grupo
Editorial Megabyte. Donate Hermosa, Antonio. (2010), Electrónica Digital Fundamental y Programable.
Marcombo. S.A., 484 págs. Giamarchi, Frederic. (2001), Robots Móviles: Estudio y construcción. Paraninfo
S.A., 152 págs. Howard, Gardner. (2005). Inteligencias Múltiples: La Teoría en la práctica. Paidos
Iberica. 384 págs. McgrawHhill. (2008). Inteligencia Artificial y Sistemas Inteligentes. Interamericana
de España, Mcgraw-hill S.A:, 608 págs. Ollero Aníbal. (2005). Robótica: Manipuladores y robots móviles. Barcelona.
Marcombo S.A., 1era Edición. Reyes Cortes, Fernando. (2011). Electrónica Digital: Control de robots
manipuladores, Barcelona España. Marcombo S.A., 312 págs. Sossa Azuela, Juan Humberto. (2013), Visión Artificial. RA-MA, 282 págs. Secretaria General Iberoamericana. (2012). Libro Blanco del Aporte de las Empresas
TIC a la Educación en Iberoamérica. Versión Abreviada.
[email protected]. Toledo Alarcón, J.F. & .Bosch, R. E. (2005), Fundamentos de Electrónica Digital.
Universidad Politécnica de Valencia. 386 págs.
Santos, José Richard. (2004). Evolución Artificial y Robótica Autónoma, RA-MA.
264 págs. Suárez, Mario. & Tapia, Fausto. (2012), Interaprendizaje de Estadística Básica,
Ibarra-Ecuador. Universidad Técnica del Norte. Primera Edición. Suárez, Mario, (2004), Interaprendizaje Holístico de Matemática, Ibarra, Ecuador.
Planeta, Zavala Trí, Sylvia. (2012). Guía a la Redacción en el Estilo APA. 6ta Edición,
Disponible en http://www.mundonets.com/files/normas-apa-2013.pdf. Molina, José Luis. (2.002). Historia de la Robótica. Disponible en
http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/robotica/historia.
Wikipedia, La enciclopedia libre. (2.008). La Robótica en la Actualidad. Spiritual
Machine. Disponible en es.wikipedia.org/wiki/Robot.
59
WordPress.Org (2.008) Definición de Robótica, Isaac:Asimov. Disponible en
http://es.wikipedia.org.wiki/Isaac_Asimov.
60
ANEXOS
TABLA DE CONTENIDOS
Anexo Nº01: Carta De Aprobación De Tesis
Anexo Nº02: Formulario De Encuesta
Anexo Nº03: Ficha De Validación
Anexo Nº04: Manual De Usuario
61
Anexo Nº05: Manual Técnico
Anexo Nº06: Fotografias
Anexo Nº08: Artículo Científico
ANEXO Nº01: CARTA DE APROBACIÓN DE TESIS
62
Método sistémico. Este método permite aplicar la teoría de sistemas de información en la
ANEXO Nº02: FORMULARIO DE ENCUESTA
63
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES“UNIANDES”
FACULTAD DE SISTEMAS MERCANTILESCARRERA DE SITEMAS INFORMÁTICOS.
Participantes: Estudiantes de la carrera de Sistemas de la Universidad Uniandes, sede Tulcán.Encuestador: Jefferson RosalesObjetivo: Recopilar Información necesaria para analizar y justificar el presente tema de tesis.
1. ¿Según su criterio, la aplicación de la Robótica en la Universidad Uniandes es?o Muy Satisfactoria.o Buena.o Poco Satisfactoria.o Nada Satisfactoria.
2. ¿Conoce usted si en la Universidad Uniandes se han desarrollado proyectos de Robótica?o Si.o No.
3. ¿Le gustaría que en la Universidad Uniandes se apliquen conocimientos de Robótica e Inteligencia Artificial en la creación de Robots?
o Sí.o No.
4. ¿Usted como estudiante de la carrera de sistemas en la Universidad Uniandes ha desarrollado proyectos orientados a la Robótica?
o Sí.o No.
5. ¿Está usted de acuerdo que en Uniandes – Tulcán se cree un laboratorio de Robótica?o Sí.o No.
6. ¿Según su criterio, la creación del laboratorio de Robótica en la Universidad Uniandes sería?
o Oportunoo Poco Oportunoo Nada Oportuno
64
7. ¿Le gustaría diseñar y programar sus propios Robots en la cátedra de Robótica?o Sí.o No.
ANEXO Nº03: SOLICITUD DE VALIDACIÓN
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
“UNIANDES”
65
FACULDAD DE SISTEMAS MERCANTILES.
CARRERA DE SISTEMAS INFORMÁTICOS.
Ingeniero.Javier GuanchaDocente.
Presente.
De mis consideraciones:
Reciba un cordial y atento saludo. El motivo del presente, es para solicitarle de la maneramás comedida su valiosa opinión sobre de Robot Autómata Programado de solución deljuego tres en raya que contribuya al desarrollo de procesos tecnológicos industriales enUniandes – Tulcán.
Por su gentil colaboración con la presente, anticipo mis sinceros agradecimientos.
--------------------Atentamente
Jefferson RosalesC.I Nº: 0401330899
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
“UNIANDES”
FACULDAD DE SISTEMAS MERCANTILES.
66
CARRERA DE SISTEMAS INFORMÁTICOS.
Ingeniero.Daniel Rodríguez.Docente.
Presente.
De mis consideraciones:
Reciba un cordial y atento saludo. El motivo del presente, es para solicitarle de la maneramás comedida su valiosa opinión sobre de Robot Autómata Programado de solución deljuego tres en raya que contribuya al desarrollo de procesos tecnológicos industriales enUniandes – Tulcán.
Por su gentil colaboración con la presente, anticipo mis sinceros agradecimientos.
-----------------------Atentamente
Jefferson RosalesC.I Nº: 0401330899
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
“UNIANDES”
FACULDAD DE SISTEMAS MERCANTILES.
CARRERA DE SISTEMAS INFORMÁTICOS.
67
Ingeniero.Darwin BecerraDocente.
Presente.
De mis consideraciones:
Reciba un cordial y atento saludo. El motivo del presente, es para solicitarle de la maneramás comedida su valiosa opinión sobre de Robot Autómata Programado de solución deljuego tres en raya que contribuya al desarrollo de procesos tecnológicos industriales enUniandes – Tulcán.
Por su gentil colaboración con la presente, anticipo mis sinceros agradecimientos.
-----------------------Atentamente
Jefferson RosalesC.I Nº: 0401330899
ANEXO Nº04: FICHA DE VALIDACIÓN
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
68
“UNIANDES”
FACULDAD DE SISTEMAS MERCANTILES.
CARRERA DE SISTEMAS INFORMÁTICOS.
Ficha de validación de Robot Autómata Programado de solución del juego tres en raya quecontribuya al desarrollo de procesos tecnológicos industriales en Uniandes – Tulcán.A las personas seleccionadas se les considera expertos en
Datos Informativos:
Nº de cédula:………………………………………………………………….. Nombres y Apellidos:…………………………………………………………. Título de mayor jerarquía:……………………………………………………. Institución que labora:………………………………………………………… Cargo Actual:………………………………………………………………….. Años de servicio:…………………………………………………………….... Experiencia profesional:……………………………………………………....
Objetivo:
…………………………………………………………………………………………..
Orientaciones:
Marque con una X en la tabla en el casillero que usted estime conveniente, tomando en
cuenta la siguiente escala valorativa:
4: Muy Satisfactorio. 3: Satisfactorio. 2: Poco Satisfactorio. 1: No Satisfactorio.
Tabla para Registrar los Valores de la Validación de la Propuesta.
Nº Indicador de Calidad 4 3 2 11 Carácter Científica2 Estructura Metodológica.3 Organización de la Temática.4 Viabilidad para la aplicación Práctica.5 Actualidad.
69
Por favor indique otro aspecto que usted considere interesante de la propuesta:…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………
------------------------------Firma del Validador
Cédula Nº:…………....
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
“UNIANDES”
FACULDAD DE SISTEMAS MERCANTILES.
CARRERA DE SISTEMAS INFORMÁTICOS.
70
Ficha de validación de Robot Autómata Programado de solución del juego tres en raya quecontribuya al desarrollo de procesos tecnológicos industriales en Uniandes – Tulcán.A las personas seleccionadas se les considera expertos en
Datos Informativos:
Nº de cédula:………………………………………………………………….. Nombres y Apellidos:…………………………………………………………. Título de mayor jerarquía:……………………………………………………. Institución que labora:………………………………………………………… Cargo Actual:………………………………………………………………….. Años de servicio:…………………………………………………………….... Experiencia profesional:……………………………………………………....
Objetivo:
…………………………………………………………………………………………..
Orientaciones:
Marque con una X en la tabla en el casillero que usted estime conveniente, tomando en
cuenta la siguiente escala valorativa:
4: Muy Satisfactorio. 3: Satisfactorio. 2: Poco Satisfactorio. 1: No Satisfactorio.
Tabla para Registrar los Valores de la Validación de la Propuesta.
Nº Indicador de Calidad 4 3 2 11 Carácter Científica2 Estructura Metodológica.3 Organización de la Temática.4 Viabilidad para la aplicación Práctica.5 Actualidad.
Por favor indique otro aspecto que usted considere interesante de la propuesta:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
71
------------------------------Firma del Validador
Cédula Nº:…………....
ANEXO Nº05: MANUAL DE USUARIO
Manual de Usuario
En el presente proyecto se ha utilizado el software de EV3 que presenta una plataforma
grafica de LabView y funciona con el lenguaje G de programación y un código de
programación realizado en lenguaje C, el cual es el encargado de controlar el cerebro del
dispositivo para realizar las diferentes ejecuciones de los comandos para su actuación
mediante los sensores instalados en el robot humanoide autómata programado.
72
Sensor de contacto. Sensor infrarrojo. Sensor de luz.
El prototipo que se ha construido en el robot autómata programado que presenta las
siguientes funciones motrices:
Moverse en todas las direcciones mediante ruedas Diferenciar entre diversos colores Resolver el juego de tres en raya
Estas funciones motrices se realizaron con el objetivo de que el robot humanoide reconozca
las letras escritas en papel y actúe según la diferenciación de colores y mueva su brazo
mediante el contacto del medio ambiente.
La forma de guiar el robot autómata programado es mediante la codificación del software en
lenguaje G de LabView y su código de programación en lenguaje C, o mediante bluetooth
con la ayuda de un dispositivo Smart Device; es decir, que el usuario puede manipular a su
gusto los movimientos del robot autómata programado.
Mediante el software de control del dispositivo Smart Device el usuario puede controlar los
diferentes movimientos del robot autómata programado, y mediante el sensor de luz,
infrarrojos y de contacto, el robot puede realizar las siguientes acciones:
Control del brazo para leer y escribir. Movimiento del robot hacia cualquier dirección. Detección de los diferentes colores para realizar una acción.
73
De esta forma el robot autómata programado puede cumplir diferentes tareas que el usuario
desee mediante el lenguaje de programación EV3-G.
Diagramas de programación EV3-G
El ladrillo o cerebro controlador del robot autómata programado presenta los siguientes
puertos:
Puertos A, B, C, D que son puertos de salida; es decir, en estos puertos se conectan
los servomotores. Puertos 1, 2, 3, 4 que son puertos de entrada; es decir, aquí se conectan los sensores
de color, ultrasónico y de contacto.
En la configuración del robot autómata programado se configura los puertos B, C para los
servomotores grandes, el puerto A para el servomotor pequeño, el puerto 2 para el sensor
ultrasónico y el puerto 4 para el sensor de color y el puerto 3 para el sensor de contacto.
Diagrama inicial de configuración del robot
74
El diagrama indica que cuando el sistema inicia, todos los servomotores se encuentran
detenidos y los sensores no captan ningún valor externo.
Diagrama de configuración de los servos motores de los puertos B y C
El diagrama muestra la configuración de los servos motores grandes que se encuentran
conectados en los puertos B y C para que el robot se mueva hacia delante, hacia atrás o para
girar en cualquier dirección.
Este diagrama muestra la configuración del servo motor pequeño el cual se encarga de hacer
mover el brazo con el fin de leer y escribir.
Diagrama de configuración del sensor de color
75
El diagrama muestra la configuración del sensor de color conectado en el puerto Nro. 4 el
cual se encarga de controlar los motores B y C los cuales le dan el movimiento al robot
autómata programado; el sensor de color se encarga de diferenciar entre los diferentes
colores para usar el robot en ciertas tareas de respuesta al usuario.
La configuración el sensor se encarga de diferenciar entre los diferentes colores; entonces
con la verificación de cada color, el dispositivo realizará diversas acciones.
Diagrama de configuración del sensor de infrarrojos
El diagrama muestra la configuración del sensor de infrarrojos conectado en el puerto Nro. 2
el cual hace las veces de la vista en el ser humano y se encarga detectar objetos para
establecer el movimiento del robot autómata programado.
Código de programación del robot autómata programado de solución del juego tres en raya
mediante el lenguaje C.
package n4e. tictactoe.system;
76
import n4e .ev3lib.tool .Tool4Robot;
import n4e .ev3lib.tool .Tool4Throwable ;
import lejos .hardware .Button;
import lejos .hardware .ButtonListener;
import lejos .hardware .ev3.LocalEV3;
import lejos .hardware .lcd.LCD;
import lejos .hardware .motor.NXTRegulatedMotor ;
import lejos .hardware .port .Por t ;
import lejos .hardware .sensor.EV3ColorSensor ;
import lejos .hardware .sensor.EV3TouchSensor;
import lejos .robotics .Color ;
import lejos .robotics .SampleProvider ;
import lejos .ut i li ty.Delay;
/**
* The <CODE>TicTacToe</CODE> class plays the tic tac toe game.
* <P><B>ti tle: TicTacToe</B></P>
* <P>descr ipt ion: Use of the motors:<br>
* pla tform: port A ( left with posi tive angles , r ight with negative angels) .<br>
* shoulder : port B (forward with posi t ive angles) .<br>
* e lbow: por t C (forward with posi tive angles) .
* hand: port D.
* Use of the sensors:<br>
* color sensor : port S4.
* Enumeration of the board:
* -- ------ -----
* 2 | | | |
* -- ------ -----
* 1 | | | |
* -- ------ -----
* 0 | | | |
* -- ------ -----
* 0 1 2</P>
* <P>copyr ight: (c) 2014 thomas kaffka, born at 11/08/1959 in düsseldorf - germany , all r ights reserved.</P>
77
* @author thomas kaffka , cologne , germany.
* @version 23.01.2014 16:11:15
* @since 1.0
*/
public c lass TicTacToe {
pr iva te s ta tic f inal int SHOULDER_NULL = 0;
pr iva te s ta tic f inal int ELBOW_NULL = 0;
pr iva te s ta tic f inal int SHOULDER_PARK = 80;
pr iva te s ta tic f inal int ELBOW_PARK = 40;
pr iva te s ta tic f inal int PLATFORM_NDX = 0;
pr iva te s ta tic f inal int SHOULDER_NDX = 1;
pr iva te s ta tic f inal int ELBOW_NDX = 2;
pr iva te s ta tic f inal int MOVE_ROBOT = 1;
pr iva te s ta tic f inal int MOVE_HUMAN = 2;
pr iva te s ta tic f inal int SIGN_ROBOT = 2;
pr iva te s ta tic f inal int SIGN_HUMAN = 1;
pr iva te NXTRegula tedMotor motorPla tform;
pr iva te NXTRegula tedMotor motorShoulder ;
pr iva te NXTRegula tedMotor motorElbow;
pr iva te NXTRegula tedMotor motorHand;
pr iva te EV3ColorSensor sensor1;
pr iva te SampleProvider touch;
pr iva te EV3TouchSensor sensor2;
pr iva te int[][] [] boardPosLight;
pr iva te int[][] [] boardPosPencil;
pr iva te int[][] board;
pr iva te s ta tic long sum_points;
78
pr iva te s ta tic long[][] points = new long[3][3];
pr iva te int g_row;
pr iva te int g_column;
pr iva te Tool4Robot t4r;
/**
* The constructor <CODE>TicTacToe</CODE> creates a new instance(objec t) of the c lass.
* @since 1.0
*/
public TicTacToe() {
try {
t4r = new Tool4Robot();
Button.LEDPattern(Tool4Robot.ORANGE_BLINK);
t4r.beepMessageOk();
LCD.clear();
LCD.drawString( t4r.LCD_center("TicTacToe"), 0, 0 , true);
t4r.drawBattery(1);
/ / ini t ia lize the motors (0.5.0-alpha).
LCD.drawString(" ini t ia lize motors" , 0 , 2);
motorPla tform = new NXTRegulatedMotor(LocalEV3.get( ) .getPort("A")) ;
motorShoulder = new NXTRegulatedMotor(LocalEV3.get() .ge tPort("B")) ;
motorElbow = new NXTRegula tedMotor(LocalEV3.get() .getPor t("C"));
motorHand = new NXTRegula tedMotor(LocalEV3.get() .getPor t("D")) ;
motorPla tform.resetTachoCount();
motorShoulder.rese tTachoCount() ;
motorElbow.resetTachoCount();
motorHand.rese tTachoCount();
motorPla tform.rota teTo(0) ;
motorShoulder.rotateTo(0);
motorElbow.rota teTo(0) ;
motorHand.rotateTo(0) ;
79
motorPla tform.setSpeed(80);
motorShoulder.se tSpeed(80) ;
motorElbow.setSpeed(80);
motorHand.setSpeed(80);
motorPla tform.setAccelerat ion(400);
motorShoulder.se tAccelerat ion(400) ;
motorElbow.setAccelerat ion(400) ;
motorHand.setAccelerat ion(400) ;
Delay.msDelay(8000);
/ / ini t ia lize the sensors.
LCD.drawString(" ini t ia lize sensors" , 0, 2);
Por t port = LocalEV3.get() .getPor t("S4");
sensor1 = new EV3ColorSensor(por t) ;
port = LocalEV3.get() .ge tPor t("S3");
sensor2 = new EV3TouchSensor(port);
touch = sensor2.getTouchMode();
Delay.msDelay(1000);
/ / ini t ia lize the data for the bot with l ight.
boardPosLight = new int[3][3][3];
boardPosLight[0][0][PLATFORM_NDX] = 255;
boardPosLight[0][0][SHOULDER_NDX] = 110;
boardPosLight[0][0][ELBOW_NDX] = 50;
boardPosLight[0][1][PLATFORM_NDX] = 210;
boardPosLight[0][1][SHOULDER_NDX] = 105;
boardPosLight[0][1][ELBOW_NDX] = 50;
boardPosLight[0][2][PLATFORM_NDX] = 160;
boardPosLight[0][2][SHOULDER_NDX] = 110;
boardPosLight[0][2][ELBOW_NDX] = 50;
/ / ----- ------ ----
boardPosLight[1][0][PLATFORM_NDX] = 245;
boardPosLight[1][0][SHOULDER_NDX] = 130;
boardPosLight[1][0][ELBOW_NDX] = 65;
80
boardPosLight[1][1][PLATFORM_NDX] = 195;
boardPosLight[1][1][SHOULDER_NDX] = 130;
boardPosLight[1][1][ELBOW_NDX] = 65;
boardPosLight[1][2][PLATFORM_NDX] = 165;
boardPosLight[1][2][SHOULDER_NDX] = 130;
boardPosLight[1][2][ELBOW_NDX] = 65;
/ / ----- ------ -----
boardPosLight[2][0][PLATFORM_NDX] = 240;
boardPosLight[2][0][SHOULDER_NDX] = 140;
boardPosLight[2][0][ELBOW_NDX] = 80;
boardPosLight[2][1][PLATFORM_NDX] = 195;
boardPosLight[2][1][SHOULDER_NDX] = 140;
boardPosLight[2][1][ELBOW_NDX] = 80;
boardPosLight[2][2][PLATFORM_NDX] = 155;
boardPosLight[2][2][SHOULDER_NDX] = 140;
boardPosLight[2][2][ELBOW_NDX] = 80;
/ / ini t ia lize the data for the bot with a pencil .
boardPosPencil = new int[3][3][3];
boardPosPencil[0][0][PLATFORM_NDX] = 245;
boardPosPencil[0][0][SHOULDER_NDX] = 110;
boardPosPencil[0][0][ELBOW_NDX] = 40;
boardPosPencil[0][1][PLATFORM_NDX] = 205;
boardPosPencil[0][1][SHOULDER_NDX] = 110;
boardPosPencil[0][1][ELBOW_NDX] = 40;
boardPosPencil[0][2][PLATFORM_NDX] = 150;
boardPosPencil[0][2][SHOULDER_NDX] = 110;
boardPosPencil[0][2][ELBOW_NDX] = 40;
/ / ----- -----
boardPosPencil[1][0][PLATFORM_NDX] = 230;
boardPosPencil[1][0][SHOULDER_NDX] = 125;
boardPosPencil[1][0][ELBOW_NDX] = 55;
boardPosPencil[1][1][PLATFORM_NDX] = 205;
boardPosPencil[1][1][SHOULDER_NDX] = 120;
boardPosPencil[1][1][ELBOW_NDX] = 55;
boardPosPencil[1][2][PLATFORM_NDX] = 165;
boardPosPencil[1][2][SHOULDER_NDX] = 120;
81
boardPosPencil[1][2][ELBOW_NDX] = 55;
/ / ----- -----
boardPosPencil[2][0][PLATFORM_NDX] = 230;
boardPosPencil[2][0][SHOULDER_NDX] = 130;
boardPosPencil[2][0][ELBOW_NDX] = 70;
boardPosPencil[2][1][PLATFORM_NDX] = 200;
boardPosPencil[2][1][SHOULDER_NDX] = 130;
boardPosPencil[2][1][ELBOW_NDX] = 70;
boardPosPencil[2][2][PLATFORM_NDX] = 155;
boardPosPencil[2][2][SHOULDER_NDX] = 130;
boardPosPencil[2][2][ELBOW_NDX] = 70;
/ / ini t ia lize the board.
board = new int[3][3];
for ( int ndx1=0;ndx1<3;ndx1++) {
for ( int ndx2=0;ndx2<3;ndx2++) {
board[ndx1][ndx2] = 0;
}
}
LCD.drawStr ing("ready.. . " , 0 , 2) ;
t4r.beepMessageReady();
Delay.msDelay(1000);
} catch (Exception ex) {
c loseEnvironmet(Tool4Robot .CLOSE_ERROR);
System.out .print ln(Tool4Throwable .getCallStackOut(ex)) ;
}
}
/**
* The method <CODE>handPencil</CODE> hand posi t ion for penci l.
* @since 1.0
*/
public void handPencil() {
motorHand.rota teTo(60) ;
}
82
/**
* The method <CODE>handLight</CODE> hand posi tion for l ight sensor.
* @since 1.0
*/
public void handLight( ) {
motorHand.rota teTo(-60);
}
/**
* The method <CODE>handPark</CODE> park posi t ion of the hand.
* @since 1.0
*/
public void handPark() {
motorHand.rota teTo(0);
}
/**
* The method <CODE>movePla tform</CODE> moves the pla tform to the current angle .
* @param angle the angle to move to.
* @since 1.0
*/
public void movePlatform(int angle) {
motorPlatform.rotateTo(angle) ;
}
/**
* The method <CODE>moveShoulder</CODE> moves the shoulder to the current angle.
* @param angle the angle to move to.
* @since 1.0
*/
public void moveShoulder(int angle) {
motorShoulder.rota teTo(-angle);
}
83
/**
* The method <CODE>moveElbow</CODE> moves the elbow to the current angle.
* @param angle the angle to move to.
* @since 1.0
*/
public void moveElbow(int angle) {
motorElbow.rotateTo(angle) ;
}
/**
* The method <CODE>movePla tformToPark</CODE> moves the pla tform to i ts park posi t ion.
* @since 1.0
*/
public void movePlatformToPark() {
moveElbow(ELBOW_PARK);
moveShoulder(SHOULDER_PARK);
handPark();
motorPlatform.backward();
f loat[] sample = new f loa t[ touch.sampleSize()];
while(sample[0] == 0 && Button.ESCAPE.isUp()) {
touch.fetchSample(sample, 0) ;
}
motorPlatform.stop() ;
motorPlatform.rese tTachoCount() ;
}
/**
* The method <CODE>moveArmToPark</CODE> moves the arm to its park posit ion.
* @since 1.0
*/
public void moveArmToPark() {
if (g_row == 0) {
moveElbow(ELBOW_PARK);
moveShoulder(SHOULDER_PARK);
} else {
moveShoulder(SHOULDER_PARK);
84
moveElbow(ELBOW_PARK);
}
}
/**
* The method <CODE>gotoXYLight</CODE> goes to the board coordinate for the light sensor.
* @param row the board row.
* @param col the board column.
* @since 1.0
*/
public void gotoXYLight(int row, int col) {
moveShoulder(SHOULDER_PARK);
moveElbow(ELBOW_PARK);
movePlatform(boardPosLight[row][col][PLATFORM_NDX]);
moveElbow(boardPosLight[ row][col][ELBOW_NDX]);
moveShoulder(boardPosLight[row][col] [SHOULDER_NDX]);
}
/**
* The method <CODE>gotoXYPencil</CODE> goes to the board coordinate for the pencil .
* @param row the board row.
* @param col the board column.
* @since 1.0
*/
public void gotoXYPencil(int row, int col) {
moveShoulder(SHOULDER_PARK);
moveElbow(ELBOW_PARK);
movePlatform(boardPosPencil[row][col][PLATFORM_NDX]);
moveElbow(boardPosPencil[ row][col][ELBOW_NDX]);
moveShoulder(boardPosPencil[row][col][SHOULDER_NDX]);
}
/**
* The method <CODE>resetPoints</CODE> rese ts the counting of points.
* @since 1.0
85
*/
private void rese tPoints() {
sum_points = 0;
for ( int i=0; i<3;i++) {
for ( int j=0;j<3;j++) {
points[i][ j ] = Long.MIN_VALUE;
}
}
}
/**
* The method <CODE>won</CODE> tests if the game is won.
* @param board the game board.
* @param player the player.
* @return true i f game over.
* @since 1.0
*/
private boolean won(int[] [] board, int player) {
/ / are there rows of three marks?
in t count = 0;
for ( int ndx1=0;ndx1<3;ndx1++) {
for ( int ndx2=0;ndx2<3;ndx2++) {
if (board[ndx1][ndx2] == player) {
count++;
}
}
i f (count == 3) {
return t rue ;
} else {
count = 0;
}
}
/ / are there columns of three marks?
86
count = 0;
for ( int ndx2=0;ndx2<3;ndx2++) {
for ( int ndx1=0;ndx1<3;ndx1++) {
if (board[ndx1][ndx2] == player) {
count++;
}
}
i f (count == 3) {
return t rue ;
} else {
count = 0;
}
}
/ / is the diagonal marked from left bot tom to right height?
count = 0;
for ( int ndx=0;ndx<3;ndx++) {
i f (board[ndx][ndx] == player) {
count++;
}
}
if (count == 3) {
re turn true;
}
/ / is the diagonal marked from r ight bot tom to lef t height?
count = 0;
for ( int ndx=0;ndx<3;ndx++) {
i f (board[ndx][2 - ndx] == player) {
count++;
}
}
if (count == 3) {
re turn true;
}
87
return fa lse ;
}
/**
* The method <CODE>undecided</CODE> test, if the game ends undecided.
* @param board the game board.
* @return true i f end.
* @since 1.0
*/
private boolean undecided( int[] [] board) {
boolean undec = true;
/ / are there empty posi t ions on the board?
for ( int ndx1=0;ndx1<3;ndx1++) {
for ( int ndx2=0;ndx2<3;ndx2++) {
if (board[ndx1][ndx2] == 0) {
undec = fa lse ;
break;
}
}
}
return undec;
}
/**
* The method <CODE>findRobotMove</CODE> finds the robot move.
* @param board the game board.
* @param move computer or human.
* @param level the level of recursion.
* @since 1.0
*/
private void findRobotMove(int[][ ] board, int move, int level) {
/ / ra ting function.
88
i f (won(board, move)) {
i f (move == SIGN_HUMAN) {
sum_points -= 1;
} else if (move == SIGN_ROBOT) {
sum_points += 1;
}
re turn;
} else if (undecided(board)) {
re turn;
}
/ / analyze all constel la tions.
for ( int i=0; i<3;i++) {
for ( int j=0;j<3;j++) {
if (board[i][j ] == 0) {
board[i] [j ] = move;
i f (move == 1) {
f indRobotMove(board, SIGN_ROBOT, level+1);
i f ( level == 1) {
points[i][ j ] = sum_points ;
sum_points = 0;
}
} else if (move == 2) {
f indRobotMove(board, SIGN_HUMAN, level+1);
i f ( level == 1) {
points[i][ j ] = sum_points ;
sum_points = 0;
}
}
board[i] [j ] = 0;
}
}
}
}
89
/**
* The method <CODE>moveRobot</CODE> makes the robot move.
* @param board the game board.
* @since 1.0
*/
private void moveRobot(int[] [] board) {
long max = Long.MIN_VALUE;
for ( int i=0; i<3;i++) {
for ( int j=0;j<3;j++) {
if (points[i][ j ] > max) {
max = points[ i][ j ] ;
}
}
}
for (g_row=0;g_row<3;g_row++) {
for (g_column=0;g_column<3;g_column++) {
if (points[g_row][g_column] == max) {
board[g_row][g_column] = SIGN_ROBOT;
re turn;
}
}
}
}
/**
* The method <CODE>drawMove</CODE> prints the robots move on the LCD.
* @param who to print .
* @since 1.0
*/
public void drawMove(int who) {
if (who == MOVE_ROBOT) {
LCD.drawString("computer move" , 0, 3) ;
} else i f (who == MOVE_HUMAN) {
90
LCD.drawString("human move " , 0 , 3);
}
LCD.drawStr ing("row: " , 0, 4);
LCD.drawInt(g_row, 5, 4);
LCD.drawStr ing("column: " , 0 , 5);
LCD.drawInt(g_row, 8, 5);
}
/**
* The method <CODE>gameOver</CODE> tests if the game is over.
* @param board the game board.
* @return true i f end.
* @since 1.0
*/
private boolean gameOver( int[][ ] board) {
boolean end = undecided(board);
if (!end) {
end = won(board, SIGN_HUMAN); / / human won?
}
if (!end) {
end = won(board, SIGN_ROBOT); / / computer won?
}
return end;
}
/**
* The method <CODE>makeRobotMove</CODE> makes the robots move.
* @since 1.0
*/
private void makeRobotMove() {
Button.LEDPattern(Tool4Robot .GREEN_DOUBLE);
movePlatformToPark() ;
rese tPoints() ;
f indRobotMove(board, SIGN_ROBOT, 1) ;
moveRobot(board) ;
91
drawMove(MOVE_ROBOT);
handPencil() ;
gotoXYPencil(g_row, g_column);
t4r.beepBeep() ;
moveArmToPark() ;
}
/**
* The method <CODE>waitForHumanMove</CODE> waits for the move of the human.
* @since 1.0
*/
pr iva te void waitForHumanMove() {
f loat[] sample = new f loa t[ touch.sampleSize()];
while(sample[0] == 0 && Button.ESCAPE.isUp()) {
touch.fetchSample(sample, 0) ;
}
}
/**
* The method <CODE>isHumanMove</CODE> identif ies the move of the human.
* @return true i f human move found.
* @since 1.0
*/
pr iva te boolean isHumanMove() {
in t l ight = sensor1.getColorID();
if ( light != Color.WHITE) {
t4r.beepMessageOk();
re turn true;
} else {
re turn false;
}
}
/**
* The method <CODE>findHumanMove</CODE> searches the move of the human.
92
* @return true i f human move found.
* @since 1.0
*/
pr iva te boolean findHumanMove() {
movePlatformToPark() ;
handLight();
for ( int i=0; i<3;i++) {
for ( int j=0;j<3;j++) {
if (board[i][j ] == 0) {
gotoXYLight( i, j ) ;
i f ( isHumanMove()) {
board[ i][j ] = SIGN_HUMAN;
g_row = i ;
g_column = j ;
moveArmToPark() ;
return t rue ;
}
}
}
}
moveArmToPark() ;
return fa lse ;
}
/**
* The method <CODE>go</CODE> le ts the robot move.
* @since 1.0
*/
public void go() {
LCD.drawStr ing("go. . . " , 0, 2) ;
Delay.msDelay(1000) ;
movePlatformToPark() ;
93
try {
makeRobotMove() ;
while(!gameOver(board) && Button.ESCAPE.isUp()) {
Button.LEDPattern(Tool4Robot .ORANGE_DOUBLE);
waitForHumanMove();
i f (!f indHumanMove()) {
Button.LEDPattern(Tool4Robot .RED_DOUBLE);
t4r.beepBuzz() ;
LCD.drawString("human not moved. " , 0 , 4);
LCD.drawString(" " , 0 , 5);
Delay.msDelay(4000);
break;
}
/ / human move.
drawMove(MOVE_HUMAN);
board[g_row][g_column] = SIGN_HUMAN; / / human.
i f (gameOver(board)) {
break;
}
makeRobotMove();
}
Button.LEDPattern(Tool4Robot.RED_BLINK);
t4r.beepMessageReady();
LCD.drawString(" the game is over!" , 0 , 3);
i f (won(board, 1)) {
94
t4r.beepDown();
LCD.drawStr ing("congratulat ion, " , 0, 4);
LCD.drawStr ing("you have won. " , 0, 5) ;
} else if (won(board, 2)) {
t4r.beepUp();
LCD.drawStr ing("I have won. " , 0 , 4);
LCD.drawStr ing(" " , 0, 5) ;
} else {
t4r.beepBeepTwo();
LCD.drawStr ing("none has won. " , 0, 4) ;
LCD.drawStr ing(" " , 0, 5) ;
}
Delay.msDelay(4000);
c loseEnvironmet(Tool4Robot .CLOSE_NORMAL);
} catch (Exception ex) {
c loseEnvironmet(Tool4Robot .CLOSE_ERROR);
System.out .print ln(Tool4Throwable .getCallStackOut(ex)) ;
}
}
/**
* The method <CODE>closeEnvironmet</CODE> closes the environment.
* @param mode the mode of the closing.
* @since 1.0
*/
public void closeEnvironmet(int mode) {
moveShoulder(SHOULDER_NULL);
handPark();
moveElbow(ELBOW_NULL);
sensor1.close() ;
sensor2.close() ;
if (mode == Tool4Robot.CLOSE_NORMAL) {
Button.LEDPattern(Tool4Robot .RED_ON);
95
t4r.beepMessageEnd();
} else i f (mode == Tool4Robot .CLOSE_ERROR) {
t4r.beepMessageError() ;
} else i f (mode == Tool4Robot .CLOSE_EXIT) {
t4r.beepDown() ;
}
Button.LEDPattern(Tool4Robot.PATTERN_OFF);
}
/**
* The method <CODE>main</CODE> star ts the program.
* @param args the command l ine arguments .
* @since 1.0
*/
public stat ic void main(String[] args) {
TicTacToe t tt = new TicTacToe();
t t t .go() ;
}
}
ANEXO Nº06: MANUAL TÉCNICO
Manual Técnico
96
En el presente proyecto se ha utilizado el cerebro EV3 de Mindstorms, el cual controla 3
servos motores encargados del movimiento del robot autómata programado de solución del
juego tres en raya y tres sensores que son el de luz, infrarrojos y de contacto; el cerebro EV3
es un dispositivo de alto rendimiento que sirve para crear diversos proyectos de manera
didáctica.
A continuación se presentan los esquemas electrónicos del cerebro EV3 conjuntamente con
los diagramas de los sensores.
97
Sensor de contacto
Sensor de Luz
98
99
ANEXO Nº07: FOTOGRAFÍAS
100
101
102
103
ANEXO Nº08: ARTÍCULO
UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
“UNIANDES”
ROBÓTICA
TEMA: “Robot autómata programado de solución del juego tres en raya que contribuya al
desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de Sistemas en Uniandes Tulcán”.
AUTOR: Jefferson Rosales
Tulcán – Ecuador
2015
104
ROBÓTICA EN ECUADOR
RESUMEN
El presente trabajo dedica buena parte de su contenido, a abordar aquello que constituye y
concierne al desarrollo y programación de un Robot Autómata, el cual contribuirá en el
desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de Sistemas en Uniandes Tulcán.
La base para esta investigación es la automatización, control y robótica.
La presente tarea investigativa fue dividida en 3 capítulos, en el primer capítulo se plantea el
problema que es el componente fundamental del proyecto de investigación, pues en torno a
él giran todos los demás temas del proyecto. Se determinan los objetivos y la justificación.
En el segundo capítulo se desarrolla el marco metodológico y el planteamiento del
problema, se plantea una investigación de campo y explicativa, se aplican métodos
empíricos, analítico – sintético, inductivo – deductivo, sistémico, se aplican técnicas de
Investigación como la entrevista a directivos, profesores y estudiantes de la Universidad
Autónoma de los Andes sede Tulcán, se analizan e interpretan los datos producto de dichas
encuestas, para luego plantear conclusiones y recomendaciones y verificación de idea a
defender.
Por último en el tercer capítulo se concluye con la elaboración del desarrollo de la Propuesta
que consiste en desarrollar el proyecto, también se añaden las conclusiones generales,
recomendaciones, bibliografía y anexos.
105
ABSTRACT
This paper devotes much of its contents to address what constitutes and concerns the
development and programming of a Robot Controller , which will help in the development
of technological applications in the career of Systems Uniandes Tulcán .
The basis for this research is automation , control and robotics.
This research task was divided into three chapters, the first chapter the problem is the
fundamental component of the research project arises because revolve around him all other
issues of the project. Objectives and justification are determined. In the second chapter the
methodological framework and approach to the problem develops , field research and
explanatory arises , empirical analytical methods are applied - synthetic , inductive -
deductive , systemic , apply research techniques such as interviewing managers, teachers
and students of the Universidad Autonoma de los Andes based Tulcán , analyze and interpret
the result of these surveys data and then draw conclusions and recommendations mind and
verification defend.
Finally in the third chapter concludes with the preparation of the development of the
Proposal is to develop the project, the general conclusions , recommendations , bibliography
and appendices are also added
106
Introducción
La Universidad Regional Autónoma de los Andes Uniandes sede Tulcán, se encuentra
ubicada en el sector Santa Rosa de Taques, Universidad particular, orientada a la docencia e
investigación, que tiene como propósito satisfacer las necesidades de profesionales de tercer
y cuarto nivel, responsables, competitivos, con conciencia ética y solidaria capaces de
contribuir al desarrollo nacional y democrático mediante una educación humanista,
científica y tecnológica dirigida a bachilleres y profesionales nacionales y extranjeros.
El propósito del proyecto es lograr su aplicación en el desarrollo de procesos tecnológicos,
capaz de moverse y ejecutar de forma automática acciones diversas, siguiendo un programa
establecido, aportando así conocimientos de robótica, electrónica e inteligencia artificial.
Una de las causas del proyecto es el aporte de conocimientos teóricos y prácticos a los
estudiantes de la Universidad.
En el ámbito local se puede observar que el área de la robótica actualmente se encuentra en
desarrollo dentro de la Universidad Uniandes puesto que existen proyectos en esta área pero
son muy pocos, se han desarrollado este tipo de máquinas autómatas, pero existe la
necesidad de crear nuevas máquinas autómatas que contribuyan al desarrollo de la
investigación y la creación de nuevos proyectos informáticos orientas a la solución de
problemas.
Situación Problémica
Dentro de la Universidad Uniandes el problema principal es que la interacción en este
campo es mínima puesto que existen algunos proyectos en el área de robótica, capaces de
realizar movimientos versátiles y precisos que puedan ser utilizados para realizar diversas
labores requeridas en nuestro medio, con cierta capacidad sensorial de reconocimiento y
capaz de realizar tareas automáticamente.
107
La causa por la cual se implementa el robot autómata está orientado a la automatización de
procesos es para interactuar con los estudiantes, ya que este simula diferentes movimientos
de precisión mediante sensores, facilitando así a los estudiantes de la Universidad el
conocimiento de este tipo de tecnologías usadas en el robot.
Los robots autómatas representan el las industrias un papel muy importante, al suplir la
mano de obra humana que puede tener errores y defectos. La robótica una vez programada
para hacer una función específica siempre lo hace igual y sin errores. Al no haber errores en
la producción los costos bajan considerablemente y las ganancias suben. Los robots
autómatas tienen ventajas frente a la mano de obra humana, por mencionar: nunca se cansan,
una de las desventajas es que requieren una inversión inicial muy fuerte para contar con este
tipo de tecnología.
La robótica es una rama de la ciencia que abarca otras áreas, ya que esta hace uso de los
recursos que le proporcionan ciencias afines como la matemática, electrónica, programación,
inteligencia artificial, mecánica, etc. Solamente hay que pensar que en el proceso del diseño
y de la construcción de un robot intervienen muchos campos de la ciencia.
La robótica brinda a investigadores y aficionados un vasto y variado campo de trabajo, lleno
de objetivos y en estado inicial de desarrollo.
El autómata programable nació como solución al control de circuitos complejos de
automatización. Por lo tanto se puede decir que un autómata programable no es más que un
aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas
automáticos. A él se pueden conectar los sensores por una parte, y los actuadores por otra.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Construir un robot autómata programado de solución del juego tres en raya que contribuya
al desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de Sistemas en Uniandes Tulcán.
108
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Sistematizar la información referente al Robot Autómata programado y aplicaciones
tecnológicas en el área de Sistemas. Diagnosticar la situación actual del desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la
carrera de Sistemas en Uniandes Tulcán. Determinar los elementos constitutivos para el desarrollo del robot autómata
programado. Validación de la propuesta por la vía de expertos.
MODALIDAD DE INVESTIGACIÓN
Considerando la naturaleza y el área que abarca este proyecto; “Construir un robot autómata
programado de solución al juego tres en raya que contribuya al desarrollo de aplicaciones
tecnológicas en la carrera de Sistemas en Uniandes Tucán”, se eligió un entorno cualitativo y
cuantitativo debido a que se lo realizó por medio de entrevistas a los estudiantes de la carrera
de sistemas que serán las personas directamente beneficiadas.
TIPO DE INVESTIGACIÓN
La investigación y desarrollo de la creación de un Robot autómata programado es aplicada
ya que permite resolver un problema social que es la investigación y creación de proyectos
orientados a la Robótica en la ciudad de Tulcán. Por el lugar de trabajo; constituye una
investigación de campo ya que el proyecto 1interactúa en forma directa con los estudiantes
de la carrera de sistemas de la Universidad Uniandes - Tulcán.
En la naturaleza en que se encuentra, se considera de acción ya que conocemos la realidad
del problema que afecta a la Sociedad, y que de alguna manera orienta a tomar decisiones en
la creación de nuevos proyectos orientados a la Robótica en la ciudad de Tulcán para
mejorar y actualizar las nuevas investigaciones. Debido al alcance que tiene, es experimental
ya que no existen proyectos de este tipo a nivel local.
El proyecto a desarrollar es concreto ya que se lo realiza conociendo la falta de
investigaciones y proyectos de este tipo, lo cual servirá como ayuda para iniciar nuevos
proyectos orientados a la Robótica en la ciudad de Tulcán.
1
109
ESTUDIO
El propósito de la implementación de un Robot Autómata en la Carrera de Sistemas de la
Universidad Regional Autónoma de los Andes Uniandes sede Tulcán nace ante la falta de
investigación en la localidad por parte de las instituciones de nivel superior, al igual que
dentro de la Universidad se han desarrollado este tipo de máquinas pero en mínima parte,
viendo así la necesidad de elaborarla.
Una de las causas para elaborar este robot autómata es el aporte de conocimientos teóricos y
prácticos a los estudiantes de la Universidad Autónoma de los Andes sede Tulcán, en
especial a los alumnos de la carrera de Sistemas.
Con la implementación de un robot autómata programado el objetivo es lograr su aplicación
en el desarrollo de procesos tecnológicos, capaz de moverse y ejecutar de forma automática
acciones diversas, siguiendo un programa establecido, aportando así conocimientos de
robótica, electrónica e inteligencia artificial.
Evolución
La historia de la Robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", muchas veces
por obra de genios autodidactas que trataban de materializar el deseo humano de crear seres
semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo. Los primeros Robots construidos,
en la tierra, eran modelos poco avanzados. Era una época en donde la Robo-psicología no
estaba muy bien desarrollada. Estos Robots podían ser enfrentados a situaciones en las
cuales se vieran en un conflicto con sus leyes. Una de las situaciones más sencillas se da
cuando un Robot debe dañar a un ser humano para evitar que dos o más sufran daño. Aquí
los Robots decidían en función de un criterio exclusivamente cuantitativo, quedando luego
inutilizados, al verse forzados a violar la primera ley.
Posteriores desarrollos en la Robótica, permitieron la construcción de circuitos más
complejos, y por ende, con una mayor capacidad de autorreflexión. Una peculiaridad de los
Robots es que pueden llegar a redefinir su concepto de "daño" según sus experiencias e
incluso, llegar a determinar niveles de éste. Su valoración de los seres humanos también
puede ser determinada por el ambiente.
110
Es así que un Robot puede llegar a dañar a un ser humano por proteger a otro que considere
de más valía. También podría darse el caso de que un Robot dañara físicamente a un ser
humano para evitar que otro sea dañado psicológicamente, pues llega a ser una tendencia el
considerar los daños psicológicos más graves que los físicos.
Funcionamiento de un Robot
La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas
habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.
Un sistema automatizado consta de dos partes principales:
Parte de Mando. Parte Operativa.
La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos
que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que
forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros,
compresores y los captadores como fotodiodos, etc.
La Parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque
hasta hace muy poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos
lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el
autómata programable está en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con
todos los constituyentes de sistema automatizado.
Sensores
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia,
aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad,
movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en
una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión
eléctrica (como en un termo par), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
111
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la
variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que
aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda
interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la
propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura.
Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía
en otra.
Discusión
La revolución tecnológica ha permitido que no existan barreras geográficas a través de la
utilización de la tecnología actual basada en electrónica y robótica. Existe un intercambio
cultural entre todos los seres humanos. Las naciones tienen tendencia hacia la
implementación y uso de las últimas tecnologías y por ende dar paso a la automatización de
varios sectores socioeconómicos aumentando la seguridad ciudadana y reduciendo costos.
Estamos viviendo en una sociedad del conocimiento e información, esto obliga a que las
empresas e instituciones se organicen; los países que no se involucren en este cambio
permanecerán desconectados.
Países desarrollados prosperan, dejando a los pequeños fuera de competencia, ya que sus
multinacionales crecen mientras quiebran las empresas nacionales, provocando desempleo,
dando lugar a mano de obra de bajo costo, ya que las industrias contratan más inmigrantes a
los que les pagan salarios menores.
Las brechas digitales, son las barreras que tiene que vencer la sociedad de la información,
existen siempre desigualdades, hay países desarrollados que tienen acceso a la tecnología,
crean proyectos tecnológicos importantes que involucran electrónica y robótica, y otros
países subdesarrollados que les falta infraestructura por lo que este tipo de proyectos son
inaccesibles, esto provoca un retraso tanto a nivel tecnológico como también a nivel
económico, cultural, social, político, de formación y en el aspecto educativo que es el reflejo
de los pueblos.
112
Impacto
El impacto que deja el desarrollo de un Robot autómata programado de solución al juego
tres en raya que contribuya al desarrollo de aplicaciones tecnológicas en la carrera de
Sistemas en Uniandes Tulcán es de amplias proporciones ya que contribuye con el estudio
de las materias de electrónica, inteligencia artificial y robótica, puesto que se iniciará con la
implementación del laboratorio de Robótica en la Universidad Uniandes – Tulcán que
servirá para la futura enseñanza tecnológica en la carrera de sistemas.
Actualmente la carrera de sistemas no cuenta con un laboratorio orientado a la realización de
prácticas de electrónica y robótica, por lo que estas materias son estudiadas en forma teórica
y no se realiza un análisis profundo de los dispositivos que actúan en la realización de
proyectos de ésta índole.
Conclusiones
Es oportuno y necesario crear un laboratorio de Robótica en la Universidad Regional
Autónoma de los Andes sede Tulcán ya que los estudiantes obtendrán conocimientos
113
acertados de la cátedra y desarrollarán nuevos proyectos orientados a nuevas líneas de
investigación. Capacitar a docentes en el área de Electrónica y Robótica para poder ampliar
conocimientos en estas ramas a los estudiantes de la Carrera de Sistemas de Uniandes
Tulcán. Incentivar a los estudiantes de la Carrera de Sistemas de Uniandes Tulcán a realizar
proyectos orientados a la cátedra de Robótica.
Recomendaciones
Crear el laboratorio de Robótica en la Universidad Uniandes – Tulcán para que los
estudiantes de la carrera realicen sus prácticas y orientes la creación de nuevos
proyectos orientados hacia la Robótica y automatización de procesos.
Implementar cursos de actualización en el área de Robótica y electrónica dirigido a
los docentes de la carrera de sistemas en Uniandes – Tulcán para fortalecer los
conocimientos e impartir la cátedra de la mejor manera.
Impartir talleres de electrónica y robótica básica para que los estudiantes de la
carrera de sistemas adquieran conocimientos básicos y se orienten al manejo y
desarrollo de proyectos en el área.
Bibliografía
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114
Bruegge, Bernd, (2008), Ingeniería de Software Orientada a Objetos, Prentice-Hall
New Jersey- EEUU, Primera Edición.
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Gonzáles, Efraín, (2009), Sistemas de Información, Quinta Edición, Ecuador.
Kendal, Julio, (2007), Análisis y Diseño de Sistemas, Prentice Hall, México.
Sabino, Carlos, (2010), Metodología de la Investigación, Tercera Edición, Ecuador Lázaro, Antonio (2001), Programación Gráfica para el Control de Instrumentación. Gifford, Clive, (1998), Robots. Descubre cómo funcionan estas máquinas. Paraninfo, Giamarchi, (2001), Robots móviles. Estudio y construcción. Paraninfo, Angulo, (1999), Micro botica. Tecnología, Aplicaciones y Montaje
Práctico. Baturone, Aníbal, (2001), Robótica: Manipuladores y robots móviles. González, Lee, (1994), Robótica: Control, Detección, Visión e Inteligencia. Russell, Norvig, (1996), Inteligencia Artificial
115