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Transcripción

1 qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxc Proyecto: Coche robótico con pinza vbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui recoge objetos opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxc vbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui Proyectos educativos con Robots" (161811TI13) Marzo 2016 opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg Myriam Sánchez Quero hjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbn Rocío Álvarez Carreño mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwert yuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopas dfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklz xcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnm qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty 1

2 INDICE 1. Objeto y Alcance del proyecto 2. Análisis 3. Diseño 4. Reflexiones. 1. Objeto y Alcance del proyecto El proyecto consiste en la programación y construcción de un pequeño coche robot autónomo con una pinza incorporada, que tendrá capacidad para moverse y recoger objetos, controlando sus movimientos desde el móvil, basado en la programación del microcontrolador de la familia Arduino. El objetivo del proyecto es la elaboración de un robot autónomo, usando diferentes elementos (chasis, ruedas, motores, dispositivos variados, una placa Arduino, etc ) para aprender a diseñar, montar, programar y en el futuro desarrollar otros proyectos de similares características en el aula. El proyecto se ha orientado a iniciar a los alumnos en la robótica: alumnos/as del módulo de Fundamentos Hardware del Ciclo de Grado Superior de Administración de Sistemas Informáticos, alumnos/as de la asignatura de bachillerato de Informática Aplicada y alumnos/as del módulo de Equipos eléctricos y electrónicos de la Formación Profesional Básica Informática. Los pasos a seguir en el desarrollo del proyecto han sido los siguientes: Elección de los componentes. Diseño de la estructura del robot (chasis, carrocería, pinza, ruedas). Conexión de los componentes. Diseño del circuito eléctrico del robot. Diseño de una serie de programas para comprobar el correcto funcionamiento de cada componente del coche robótico. Creación del software necesario que integra todos los elementos del coche robótico y le confiere un comportamiento inteligente. 2

3 2. Análisis Para la construcción del robot se han tenido en cuenta dos aspectos fundamentales: los requerimientos de hardware y los de software. 1. REQUERIMIENTOS HARDWARE. Para construir un pequeño robot móvil, primero se ha idear que clase de vehículo queremos construir. Para ello, se ha elegido un chasis de 4 ruedas, con cuatro servomotores. Además de los requisitos de diseño, para la construcción del chasis vamos a utilizar metacrilato, que es muy ligero. Una vez definido el chasis, necesitaremos cuatro ruedas. Para el funcionamiento de las ruedas necesitaremos cuatro servomotores (uno para cada una) y una controladora de motores y una batería para pilas para alimentación de los motores. Para coger los objetos el robot se ha elegido una pinza articulada de aluminio, que es un material ligero con un servo para controlar el movimiento de abrirse y cerrarse. Necesitaremos un componente para comunicación bluetooth, para controlar la conexión con el móvil y controlar los movimientos de la pinza y del coche robótico. Se necesita otra batería para alimentar a Arduino y el resto de componentes del robot. Habiendo detallado ya los requerimientos de hardware necesarios para la construcción del robot, pasamos ahora a analizar el programa que vamos a tener que implementar para su correcto funcionamiento. 2. REQUERIMIENTOS SOFTWARE. Las funciones principales que tiene que realizar el robot son: movimiento en todas las direcciones del vehículo y apertura y cierre de la pinza robótica. Los movimientos son ordenados a través de un software instalado en el móvil y conectado por bluetooth con el microcontrolador que indica la acción a realizar. Debemos tener un traductor de lo que queremos hacer, utilizaremos el entorno de programación de Arduino (versión 1.6.7). 3

4 3. Diseño El diseño del robot se compone de dos partes claramente diferenciadas. El diseño físico del robot, que comprende el chasis y los componentes hardware utilizados, y el diseño lógico, en el cual se hablará de la estructuración del programa realizado para el funcionamiento del robot. 1.Componentes hardware usados: Chasis robot 4WD. Chasis robot 4x ruedas + 4x motores. Pinza robótica de aluminio + 2x servo Futaba s3003. Módulo L298N Puente H Controlador de Motores. Módulo bluetooth arduino hc-06. Protoboard. Power bank Soporte para batería 6xAA Para las pruebas individuales también hemos utilizado: Potenciómetro. Joystick. Para construir el pequeño robot móvil lo primero a tener en cuenta es el diseño de un chasis en el que podamos instalar todos los componentes necesarios para su funcionamiento. En el proyecto con el fin de estudiar el comportamiento de cada uno de los componentes usados y su funcionamiento, se ha ido desarrollando por pasos, utilizando otros elementos hardware no necesarios en el proyecto final, que han permitido probar los diferentes elementos que se usan en el proyecto global. 2.Conexión de la pinza robótica: En primer lugar, se conecto la pinza robótica en la parte delantera del chasis del coche, junto con el servo que la controla y un potenciómetro (se conecto provisionalmente para comprobar la apertura y cierre), se comprobó su funcionamiento conectando todo a la placa Arduino e instalando el software oportuno. 4

5 ABRIR Y CERRAR PINZA USANDO UN POTENCIÓMETRO. #include <Servo.h> /* Controlling a servo position using a potentiometer (variable resistor) by Michal Rinott < modified on 8 Nov 2013 by Scott Fitzgerald */ Servo myservo; // create servo object to control a servo int potpin = 0; // analog pin used to connect the potentiometer int val; // variable to read the value from the analog pin void setup() { myservo.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object void loop() { val = analogread(potpin); // reads the value of the potentiometer (value between 0 and 1023) val = map(val, 0, 1023, 0, 180); // scale it to use it with the servo (value between 0 and 180) myservo.write(val); // sets the servo position according to the scaled value delay(15); // waits for the servo to get there 3.Conexión de las ruedas al chasis En segundo lugar, se conectaron los cuatro motores a un placa controladora de motores, la batería (independiente de la placa de Arduino) y los servos que controlan cada la rueda y se comprobó su funcionamiento conectando todo a la placa Arduino e instalando el software oportuno para controlar los movimientos del coche. Provisionalmente se uso un joystick para el control de los movimientos del coche. 5

6 COCHE CONTROLADO POR JOYSTICK. /* ARDUINO L293D(Puente H) V 1, 9, 16 GND 4, 5, 12, 13 El motor 1 se conecta a los pines 3 y 6 del Puente H El motor 2 se conecta a los pines 11 y 14 del Puente H La fuente de alimentacion de los Motores se conecta a tierra y el positivo al pin 8 del puennte H. ARDUINO JOYSTICK 5V Vcc GND GND A0 VERTICAL/Y A1 HORIZONTAL/X */ int izqa =7; //arduino, 10 del puente int izqb =6 ; //arduino, 15 del puente int dera =8 ; //arduino, 7 del puente int derb =9 ; //arduino, 2 del puente int vel = 255; // Velocidad de los motores (0-255) int xpin = A1; int ypin = A0; int xposition = 0; int yposition = 0; int buttonstate = 0; void setup() { // Serial.begin(9600); pinmode(dera, OUTPUT); //PARA MOVER LOS MOTORES pinmode(derb, OUTPUT); //PARA MOVER LOS MOTORES pinmode(izqa, OUTPUT); //PARA MOVER LOS MOTORES pinmode(izqb, OUTPUT); //PARA MOVER LOS MOTORES // pinmode(xpin, INPUT); //PARA LEER COORDENADAS DEL JOYSTICK // pinmode(ypin, INPUT); //PARA LEER COORDENADAS DEL JOYSTICK void loop() { delay (10); xposition = analogread(xpin);//lee LAS POSICIONES DEL JOYSTICK yposition = analogread(ypin); if(yposition>600){ // Boton desplazar al Frente digitalwrite(derb, 0); digitalwrite(izqb, 0); digitalwrite(dera, vel); digitalwrite(izqa, vel); if(yposition<400){ // Boton desplazar atrás analogwrite(derb, vel); analogwrite(izqb, vel); analogwrite(dera, 0); analogwrite(izqa, 0); if(xposition<400){ // Boton IZQ analogwrite(derb, 0); analogwrite(izqb, vel); analogwrite(dera, vel); analogwrite(izqa, 0); if(xposition>600){ // Boton DERECHA analogwrite(derb, vel); 6

7 analogwrite(izqb, 0); analogwrite(dera, 0); analogwrite(izqa, vel); if((xposition>400)&&(xposition<600)&&(yposition>400)&&(yposition<600)){ analogwrite(derb, 0); analogwrite(izqb, 0); analogwrite(izqa, 0); analogwrite(dera, 0); // PARAR 4.Conexión del modulo bluetooth En tercer lugar, habiendo comprobado el funcionamiento del movimiento del coche y de la pinza, se usó un módulo bluetooth para desde el móvil mandar las órdenes oportunas para funcionamiento global del proyecto. Se utilizó una aplicación Android, llamada Bluetooth RC Controller para conectar el móvil y la placa Arduino, para desde sus botones controlar los movimientos, de apertura y cierre de pinza y desplazamiento del coche en todas las direcciones. PROGRAMA COMPLETO. #include <Servo.h> Servo myservo; // create servo object to control a servo int izqa = 6; int izqb = 7; int dera = 9; int derb = 8; int vel = 255; // Velocidad de los motores (0-255) int estado = 'S'; // inicia detenido void setup() { Serial.begin(9600); // inicia el puerto serial para comunicacion con el Bluetooth myservo.attach(3); // attaches the servo on pin 3 to the servo object 7

8 pinmode(dera, OUTPUT); pinmode(derb, OUTPUT); pinmode(izqa, OUTPUT); pinmode(izqb, OUTPUT); void adelante(){ digitalwrite(derb, HIGH); digitalwrite(izqb, HIGH); digitalwrite(dera, LOW); digitalwrite(izqa, LOW); void atras(){ digitalwrite(dera, HIGH); digitalwrite(izqa, HIGH); digitalwrite(derb, LOW); digitalwrite(izqb, LOW); void izquierda(){ digitalwrite(derb, HIGH); digitalwrite(izqb, LOW); digitalwrite(izqa, HIGH); digitalwrite(dera, LOW); void derecha(){ digitalwrite(derb, LOW); digitalwrite(izqb, HIGH); digitalwrite(dera, HIGH); digitalwrite(izqa, LOW); void parar(){ digitalwrite(derb, LOW); digitalwrite(izqb, LOW); digitalwrite(dera, LOW); digitalwrite(izqa, LOW); void loop() { if(serial.available()>0){ estado = Serial.read(); // lee el bluetooth y almacena en estado if(estado=='f'){ // Boton desplazar al Frente adelante(); if(estado=='l'){ // Boton IZQ izquierda(); if(estado=='s'){ // Boton Parar parar(); if(estado=='r'){ // Boton DER derecha(); if(estado=='b'){ // Boton Reversa atras(); if (estado =='W'){ // Boton Open pinza parar(); myservo.write(180); // abre la pinza if (estado=='w'){ // Boton Close pinza parar(); myservo.write(0); // cierra la pinza 8

9 4. Reflexiones. La mayor dificultad que nos hemos encontrado ha sido el tiempo dedicado a decidir el proyecto a realizar, la búsqueda de los materiales, la identificación y elección de los componentes electrónicos para la realización del proyecto y el diseño de la estructura del coche robótico. Se ha realizado un gran trabajo de investigación para el desarrollo del mismo y las dificultades encontradas han ocasionado que el proyecto inicial haya sido modificado, cambiando el diseño inicial previsto. Actualmente por los módulos que impartimos no hemos podido incorporarlo en la práctica docente. Pero está muy enfocado para el curso que viene poder aplicarlo en el módulo de Equipos Eléctricos y Electrónicos de 2º de FPB y en los otros módulos antes comentados, que este año no estamos impartiendo ninguna de las dos personas que hemos realizado este proyecto. Este año el proyecto realizado va a ser expuesto en la semana de la Ciencia que se va a celebrar en el IES. El curso que viene se plantea utilizar Arduino en el aula, ya que en cualquiera de los módulos mencionados tiene cabida en una parte bastante amplia del currículo, así el alumnado puede ver estas enseñanzas como actividades lúdicas, que pueden motivarlos, además se puede trabajar el desarrollo de modelos o construcciones y la programación informática o aprender a pensar de forma lógica. Con la Robótica la creatividad es doble, se plantea un problema, hay que construir un robot y darle las órdenes necesarias para darle funcionalidad. Las destrezas que adquieran podrían ser la base de futuros ingenieros o programadores. Alumnos de 2º de FPB realizando el chasis (recubrimiento) del coche. Resultado final. 9