Proyecto Final Robot. Docentes: Collovati Susana Lasarte Matias Correa Diego Integrante: Jesús Olguera

Transcripción

1 Proyecto Final Robot Docentes: Collovati Susana Lasarte Matias Correa Diego Integrante: Jesús Olguera 1

2 Introducción: En el siguiente informe se expone la construcción de un robot capaz de seguir líneas. A través de un control inteligente programado en un microcontrolador, para ser capaz de seguir una línea de forma autónoma. Parte Constitutiva: En la confección del robot. Se tiene en cuenta las características físicas de sus partes. Por lo cual creamos una estructura que servirá de guía para el correcto orden de los elementos que la componen. En el caso de este robot, su estructura está construida de acrílico. Material sumamente fácil de trabajar, pero se quiebra y raya con frecuencia. Principio de funcionamiento: Sensor: Para el proyecto, fue elegido el sensor CNY70 no solo por la miniaturización del componente, sino por dar una respuesta muy adecuada a los contrastes de reflexión. 2

3 CNY70 Sensor óptico reflexivo que tiene una construcción compacta dónde el emisor de luz y el receptor se colocan en la misma dirección para detectar la presencia de un objeto utilizando la reflexión del infrarrojo sobre el objeto. La longitud de onda de trabajo es 950nm. El detector consiste en un fototransistor. (Nota de la Hoja de datos) Una de las formas de configurar el color o contraste a seguir (Preferentemente Negro o Blanco), es por circuito, al ser un transistor la respuesta pueden ser las siguientes. A) Entrega a la salida un nivel bajo cuando no refleja el haz infrarrojo y un nivel alto cuando encuentra un material sobre el que refleja el haz. B) Entrega un nivel alto cuando el haz no refleja y un nivel bajo cuando se detecta un material reflectante. Como la señal se quiere introducir a un microcontrolador es muy conveniente hacer pasar las salidas a través de un circuito schmitt trigger que conforme las señales. Para eso, el siguiente paso Schmitt trigger: Este proyecto utiliza el integrado HCF40106BE para lograr pasar las señales schmitt trigger en simultaneo. 3

4 Una característica que hay que tener en cuenta a la hora de programar es que, además de lograr el schmitt trigger, también niega la salida. De este dispositivo nosotros tomamos como salida las 4 patas del HCF40106BE (Pata 2,4,6,8) Servo-Motores: Los motores que se utilizaron son servo-motores paso a paso. Los cuales fueron modificados para girar libremente, ya que en motor tradicional solo tiene una movilidad de 180 Grados. Los cuales para funcionar necesitan un tren de pulso que corresponden al movimiento a realizar. El ancho del pulso determina el ángulo de giro de motor. Un pulso de 1,5 milisegundos hará que el motor retorne a la posición neutral (No necesario en nuestro caso.) Si el pulso es desde 1 a 1,5 milisegundos el motor dará vueltas hacia la izquierda, y si varía entre 1,5 a 2 milisegundos girara hacia la derecha. El periodo entre pulso y pulso debe rondar entre los 15 milisegundos, aunque también es aceptable una espera entre 10 y 30 milisegundos dependiendo el motor. Si se sobrepasara el valor máximo el servo pasaría a estar dormido entre pulso y pulso, y si el intervalo es inferior puede crear una interferencia con la temporización interna del servo. 4

5 Microcontrolador: El microcontrolador utilizado en el proyecto es el PIC 16F628A no solo por haberlo utilizado en muchas oportunidades en el laboratorio, si no por poseerlo y por no tener que conseguir otro, así nos ahorramos tiempo y dinero. El robot utiliza como entrada las patas 17, 18, 1 y 2. (RA0, RA1, RA2, RA3) y como salida las patas 6 y 8 (RB0, RB2) Control: Para el control de los motores muchos utilizarían un driver manejado por señales que le entrega el Microcontrolador, pero en este caso no será necesaria, ya que el PIC es muy capaz de manejar las señales que se utilizan para manejar los motores con la adecuada programación. Por obviedad no se introducirá la señal directa del PIC al motor, sino que pasara por un circuito al que llamaremos Circuito de control. 5

6 El circuito solo polariza los transistores cuando este en alto la salida del PIC, para separar al microcontrolador de los motores. Ruedas: Son artesanales. Están hechas de dos materiales. Orring y grilones. Para definir el tamaño de la rueda primero se consigue el Orring. Pues este determina el diámetro máximo de la rueda. El grilón se consigue en tornerías y se torna dependiendo el Orring escogido. Programa Programa Principal 6

7 El programa desarrollado es muy simple. Solo toma el valor del puertoa (Los 4 sensores) Les aplica un AND para limpiar los bits que no usamos (RA4, RA5, RA6, RA7) Y esa resultante se le suma al contador del programa (PCL) Asi el programa salta la cantidad de líneas que corresponde a cada caso de estado de los sensores. La siguiente tabla explica como: Sigue líneas blancas Sigue lineas negras: Decimal Binario Comando Adelante DerechaE Quieto DerechaE Quieto Quieto Quieto Derecha IzquierdaE Adelante Quieto Derecha IzquiedaE Izquierda Izquierda Izquierda Decimal Binario Comando Adelante Derecha Derecha DerechaE Izquierda Quieto Adelante DerechaE Izquierda Quieto Quieto Quieto IzquierdaE Quieto IzquierdaE Adelante 7

8 Subrutinas: Siguiendo la misma estructura de subrutina para Adelante, Atrás y Quieto se escriben las subrutinas de Derecha, Izquierda, Derecha de Emergencia, Izquierda de Emergencia. 8

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10 Programa Documentado: ;********SEGUIDOR DE LINEAS BLANCAS************* ;****************MAPA DE MEMORIA**************** LIST P=16F628 #include<p16f628a.inc> CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _INTRC_OSC_NOCLKOUT & _LVP_OFF & _MCLRE_OFF ;***REGISTROS DEL PIC*** STATUS EQU 0X03 RP0 EQU 0X05 TRISA EQU 0X085 ;**Habilita los puertos** TRISB EQU 0X086 PORTA EQU 0X05 ;**Se activan los puertos*** PORTB EQU 0X06 INTCON EQU 0X0B CMCOM EQU 0X1F ;**Deshabilita los comparadores** OPTION_REG EQU 0X81 ;***REGISTROS DEL PROGRAMA***** REG1 EQU 0X20 ;Reistro para la base de tiempo REG2 EQU 0X21 ;Registro para contar 2MS REG3 EQU 0X22 ;Registro para contar 17MS FLAG EQU 0X23 SALIDA EQU 0X24 LINEA EQU 0X25 ;***BITS DEL PROGRAMA********** RP0 EQU 0X05 ;Bit del registro status FLAG1 EQU 0X00 ;Bit de bandera auxiliar PSEG EQU 0X01 REGMIC EQU 0X07 ;Bit que indica que ya pasaron 250 Microsegundos LED1 EQU 0X00 ;Bit que controla el estado del led MQUIETO EQU 0X00 MATRAS EQU 0X01 MADELANTE EQU 0X02 MIZQUIERDA EQU 0X03 MDERECHA EQU 0X04 MIZQUIERDAE EQU 0X05 MDERECHAE EQU 0X06 MI EQU 0X00 MD EQU 0X02 ;****************VECTOR DE RESET**************** ORG 0X00 ;Acá viene cuando el micro se resetea GOTO INICIO ORG 0x05 ; Vector de Interrupción GOTO ISR ;************************************************* TABLA MOVF LINEA,0 ADDWF PCL,1 GOTO ADELANTE GOTO DERECHA GOTO DERECHA GOTO DERECHAE GOTO IZQUIERDA GOTO ADELANTE GOTO DERECHAE GOTO IZQUIERDA GOTO ADELANTE GOTO ADELANTE GOTO IZQUIERDAE GOTO IZQUIERDAE GOTO IZQUIERDA ;****************CONFIGURACION DE PUERTOS***** INICIO STATUS,RP0 ;Nos movemos al banco uno MOVLW B' ' MOVWF TRISA ;Declaro a todo el trisa como entrada MOVLW B' ' MOVWF TRISB ;Declaro a todo el trisb como salida CLRF OPTION_REG STATUS,RP0 MOVLW D'7' ;Desabilita los comparadores y habilita las MOVWF CMCON ;entradas y salidas digitales. ;*****************CONFIGURACION DE LA INTERRUPCIÓN*** 10

11 ;MOVLW B' ' ;Habilita las interrupciones globales y la MOVWF INTCON ;interrupcion por TMR0 ;*****************INICIACION DE PUERTOS Y REGISTROS****** PORTB,LED1 ;Apago las salidas del puertob. CLRF FLAG ;Declaro como cero el registro Flag para estar seguro de que es cero. MOVLW B' ' ;LINEA DE PRUEBA MOVWF INTCON ;**Activo la interrupción por TMR0** MOVLW D'2' MOVWF REG1 MOVLW D'2' MOVWF REG2 ;Registros según MOVLW D'8' MOVWF REG3 ;Lo necesite el programa ;*********************PROGRAMA PRINCIPAL***************** MOVF PORTA,0 ;Mover el valor del PortA a W MOVWF LINEA ;Mover el valor al registro Linea COMF LINEA,0 ;Complementar el registro Linea ANDLW B' ' ;Limpiar los bits que no usamos, MOVWF LINEA ;y asi estamos seguros de que no halla basura. GOTO TABLA GOTO ATRAS ADELANTE QUIETO DERECHA IZQUIERDA DERECHAE IZQUIERDAE GOTO GOTO GOTO GOTO GOTO GOTO ;Enciendo el motor Izquierdo ;Me aseguro que el motor derecho DOSMS ;Enciendo el motor derecho ;Apago el motor Izquierdo UNMS ;Apagar el motor derecho ;Apagar el motor Izquierdo ESPERA DOSMS UNMS ESPERA DOSMS ESPERA UNMS ESPERA DOSMS ESPERA UNMS 11

12 GOTO ESPERA UNMS FLAG, FLAG1 ;Esta subrutina la usamos para preguntar ACA1 BTFSS FLAG, FLAG1 ;si ya levanto la bandera la interrupcion por TMR0 GOTO ACA1 ;por ende, espera a que halla pasado 1 milisegundos FLAG,FLAG1 RETURN DOSMS FLAG, FLAG1 ;Esta subrutina ACA2 BTFSS FLAG, FLAG1 ;decrementa el registro REG2 GOTO ACA2 ;por cada vez que interrumpa por TMR0 DECFSZ REG2 ;por ende, cuando hallan pasado GOTO DOSMS ;dos milisegundos MOVLW D'2' MOVWF REG2 FLAG, FLAG1 RETURN ESPERA FLAG, FLAG1 ;Esta subrutina ACA3 BTFSS FLAG, FLAG1 ;decrementa el registro REG3 GOTO ACA3 ;por cada vez que halla interrumpido TMR0 DECFSZ REG3 ;como el registro se decrementara 8 veces GOTO ESPERA ;saldra de la subrutina cuando halla pasado MOVLW D'8' ;8 milisegundos MOVWF REG3 FLAG, FLAG1 RETURN ;***********Vector de Interrupción************ ISR ;Cuando desborda TMR0 se activa esta interrupción** CLRF INTCON ;Desactivo interrupción por TMR0** DECFSZ REG1 GOTO SALIR FLAG, FLAG1 ;Levanto la bandera que FLAG1 para decir que paso un milisegundos MOVLW D'2' MOVWF REG1 SALIR MOVLW B' ' ;Habilita las interrupciones globales y la MOVWF INTCON ;interrupcion por RP0 RETURN END Para el seguidor de líneas negras aplicar los siguientes cambios: ;************************************************* TABLA MOVF LINEA,0 ADDWF PCL,1 GOTO ADELANTE GOTO DERECHAE GOTO DERECHAE GOTO DERECHA GOTO IZQUIERDAE GOTO ADELANTE GOTO DERECHA GOTO IZQUIERDAE GOTO IZQUIERDA GOTO IZQUIERDA GOTO IZQUIERDA ;*********************PROGRAMA PRINCIPAL***************** MOVF PORTA,0 ANDLW B' ' MOVWF LINEA GOTO TABLA GOTO 12

13 Circuitos Utilizados Plaqueta de montaje de los Sensores Placa para el HCF40106BE y para conectar los sensores como indican los números. Esta es la placa del microcontrolador. Y esta es la plaqueta de control de motores. 13

14 Conclusiones. El proyecto no es tan complejo y los materiales no son tan difíciles de conseguir. Fabricar la estructura de acrílico y las ruedas fueron una de las cosas que ocuparon más tiempo. Se procuro que el programa del PIC sea lo más corto posible, para que el seguidor de líneas pueda ser una subrutina. De todas maneras las subrutinas de Atrás, Adelante, Izquierda, Derecha, etc, se pueden utilizar en cualquier momento del programa. Y de esta manera el robot pueda tener otro fin mas que el de seguir una línea. Hay que procurar que los sensores no estén tan separados porque esto haría que tarde en corregir su camino. La alimentación del PIC la separe a la de los motores, por dos razones. La primera para que no entre ruido del motor al PIC y este no pueda trabajar correctamente. Y la segunda porque los motores consumen mucha corriente, detalle a tener en cuenta. Todas las masas van juntas. 14