RoboTIC Parte II

Vamos a continuar con el desarrollo de RoboTIC dejando a un lado la parte mecánica y electrónica para centrarnos en la Raspberry pi y la programación de la misma. Damos por hecho que se a realizado la instalación del sistema operativo Raspbian Wheezy en la tarjeta SD y la configuración de la conexión WIFI que nos permitirá conectarnos por SSH y controlar remotamente nuestro robot. La versión de Raspbian utilizada es la Raspbian GNU/Linux 7.8.

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RoboTIC Parte I

 

El proyecto se inicia con la idea de diseñar un robot que incorpore funciones de telepresencia, transmisión de vídeo y conexión a red WIFI. Se utiliza como placa principal del sistema una Raspberry Pi con el sistema operativo Raspbian y la API WEBioPI para la gestión de los puertos GPIO.

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Galatea 2011

Galatea es un robot cuadrúpedo inspirado en un ser vivo que dispone de los elementos necesarios para situarse e interactuar en su entorno tanto de forma autónoma como teleoperada. El proyecto de desarrollo de Galatea se inició en el año 2006 y surje con la idea de implementar en un pequeño y ligero robot la forma de locomoción propia de animales cuadrúpedos. Para el diseño del robot se ha buscado minimizar en lo posible el tamaño y peso de éste para conseguir como resultado un robot destacado por sus movimientos rápidos y fluidos así como por el estilizado chásis transparente en metacrilato. Galatea se presentó en público por primera vez en Valencia, durante la Campusparty 2006 y participó en el concurso de "Prueba Libre" en el que logró el 4º puesto. También en 2006 participó en el Concurso Nacional de Robótica de Barcelona obteniendo el PRIMER PREMIO en su modalidad. En 2008 una nueva versión muy mejorada se presentó en la prueba libre de Campusbot donde obtuvo el PRIMER PREMIO. Actualmente el diseño de Galatea ha evolucionado mucho hasta convertirse en un producto sofisticado, ideal para aficionados, estudiantes y centros educativos.

 

MECÁNICA

El conjunto de piezas que forman el chasis está realizado en metacrilato de 5mm de espesor y monta en total 9 microservos de 9 gramos. Posee cuatro patas articuladas con dos grados de libertad cada una, así como otro grado de libertad en la cabeza la cual puede girar para hacer barridos con el sensor de proximidad

 


ELECTRÓNICA

La electrónica de Galatea ha sido diseñada utilizando componentes SMD a doble cara. Su contorno está perfilado ajustándose perfectamente al chasis. Se han incorporado todos los elementos necesarios para dotar a Galatea de una alta versatilidad destinada a satisfacer las expectativas de cualquier usuario.

 




CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

Microcontrolador Atmega328 a 16Mhz con 32K memoria FLASH pre-programado con el firmware básico de Galatea y el bootloader para trabajar con el entorno de desarrollo Arduino.

        
Sensor proximidad ultrasónico de 42Khz alojado en la cabeza que provee de lecturas precisas para distancias de entre 0.15 y 5 mts.           
Puerto USB device destinado tanto a la programación del microcontrolador como a las comunicaciones y carga de la batería.         
Puerto para nunchuck que posibilita el control del robot con este control.         
Módulo Bluetooth para comunicaciones inalámbricas con cualquier dispositivo.         
Acelerómetro de 3 ejes preconfigurado a una sensibilidad de 2G. Led  indicador central, e indicadores de recepción o envío de datos via USB.         
Dos modos de carga de la batería: por USB y carga rápida con led indicador.         
Batería de Polímero de Litio de 3,7v y 1000mA.           




FIRMWARE Y SOFTWARE

Galatea puede programarse fácilmente vía USB. El microcontrolador se suministra pre-programado con el firmware básico de Galatea e incorpora el bootloader para trabajar con el entorno de desarrollo Arduino permitiendo que cualquier usuario pueda programar su robot sin necesidad de adquirir ningún costoso software o herramientas adicionales. Asimismo, también se puede utilizar con cualquier entorno de programación mediante la carga directa del programa por ISP.

        

Mediante las comunicaciones inalámbricas se dispone de un sistema de comunicación bidireccional permitiendo la teleoperación del microbot desde una aplicación para PC u otro dispositivo. La aplicación de ejemplo para PC muestra al usuario los controles básicos para comandar el microbot y recibir la informacion que éste suministra a través de sus sensores. El microbot cuenta con un firmware de ejemplo pre-programado con dos modos de funcionamiento, TELEOPERADO y AUTÓNOMO. El primero delega todo el control de movimientos al usuario y permite controlarlos de forma remota por medio de la aplicación. El segundo modo, una vez activado, permite a Galatea  tomar todo el control de movimientos interactuando de forma autónoma con el medio en el que se encuentra.  

                                      

Varias versiones de Galatea en forma de kit se encuentran disponibles bajo petición.

Triplex 2.0

El microbot TripleX 2.0 es una evolución del anterior modelo en el que la electrónica ha sido modificada en profundidad y solo se ha conservado algunas partes del chasis y la mecánica. Vamos a describir el proceso de diseño, las especificaciones técnicas y las nuevas funcionalidades como el sistema de telemetria que facilita el desarrollo de algoritmos más complejos y eficaces que eviten los frecuentes errores que el robot comete en competición.

  


Basicamente el proyecto consiste en diseñar microbot rastreador de línea negra sobre fondo blanco que posea un alto rendimiento en cuanto a velocidad y fiabilidad. Asimismo, éste dispondrá de un sistema de comunicaciones bidireccional teleoperado desde una aplicación Windows que también se diseñará y que permitirá lo siguiente:

 

-          Inicio y paro de la carrera desde la aplicación o desde el propio microbot.

-          Visualizar gráficamente y en tiempo real, el estado de los sensores del microbot.

-          La aplicación deberá guardar en memoria la lectura de sensores recibida y posibilitará su posterior revisión.

-          Dispondrá de un cronómetro que posibilite una precisa medida de la velocidad del microrobot en pista. 

-          Visualizar gráficamente y en tiempo real, el pulso PWM que reciben los motores de tracción.

-          Activación / desactivación de cualquier dispositivo adicional como iluminación. 


 

 

La imagen detallada de bloques funcionales muestra las placas electrónicas que forman el Microbot y sus componentes básicos. 







El sistema de comunicaciones estará basado en la utilización del módulo Bluetooth para la emisión y recepción de datos. Contará con 10 sensores infrarojos CNY70 y un led indicador por cada sensor que mostrará en todo momento el  estado en que se encuentra con su iluminación. En microbot utilizará un sistema de tracción diferencial con motores de alta calidad montados en un chasis realizado preferiblemente en metacrilato. La electrónica del microrobot montará cuatro placas PCB: control, drivers, sensores y Módulo Bluetooth.

  


Aplicación Windows  

El software desarrollado para esta aplicación se ha programado en lenguaje C# con el compilador Visual Studio. La aplicación muestra al usuario los controles e información necesarios para comandar el microbot.





Firmware del microbot
La programacion de TripleX 2.0 ha sido mucho mas compleja que la anterior versión. No solo se ha incorporado todo el sistema de comunicaciones entre la aplicación y el microbot sino que también se ha programado un control Proporcional Integral Derivativo "PID" que mejora en gran medida el rendimiento del robot en cuanto a fiabilidad de lectura y velocidad. Asimismo, el sistema permite modificar en tiempo real los valores del PID para adaptarlos al circuito y conseguir el mejor resultado.  



Triplex

 

TripleX es un robot velocista desarrollado en 2008 durante el primer año de estudios en el CES San josé. El proyecto consistió en diseñar y fabricar un robot que posea un alto rendimiento en cuanto a velocidad y fiabilidad. Cuenta con 10 sensores infrarojos CNY70. El robot utiliza un sistema de tracción diferencial con motores de alta calidad montados en un chasis realizado artesanalmente en metacrilato. La electrónica del robot monta tres placas PCB: control, drivers y sensores.

  



Chasis

El chasis está construido en matacrilato, a partir de planchas de 4mm de grosor. Para trabajarlo se ha empleado herramientas electromecánicas tipo “Dremel” y las piezas resultantes se han unido con cloroformo. Para darle un acabado más fino se le ha pasado una lija fina a los cantos.

Motores

El robot monta dos motores Copal 50:1 con engranajes metálicos de alto rendimiento y durabilidad. Se montan sobre el chasis con unos soportes también en metacrilato y que protegen los engranajes.

Ruedas

Se ha optado por utilizar dos ruedas recicladas de una vieja impresora ya que proporcionan al robot una magnifica adherencia al suelo en cualquier superficie.

  


Un video durante la fase de puesta a punto en casa...


 

TripleX participó en varios eventos como el II Concurso de robótica CES SAn José, el video a continuación.