Diferencia entre revisiones de «Robot esquiva obstáculos con Arduino»

De Jose Castillo Aliaga
Ir a la navegación Ir a la búsqueda
Sin resumen de edición
Línea 98: Línea 98:


{{nota|El problema del ejemplo anterior es que al echo le pueden afectar muchos factores físicos del mundo real y puede que la medición no sea ajustada. Por eso, es mejor hacer varias mediciones, descartar valores extremos y calcular la media. Todo esto tiene un coste computacional que puede que nos afecte al rendimiento, por lo que puede que calcular la media o no hacer nada sea suficiente. Si queremos saber más, podemos buscar por ''filter'' o ''smoothing'' de los sensores en un buscador.}}
{{nota|El problema del ejemplo anterior es que al echo le pueden afectar muchos factores físicos del mundo real y puede que la medición no sea ajustada. Por eso, es mejor hacer varias mediciones, descartar valores extremos y calcular la media. Todo esto tiene un coste computacional que puede que nos afecte al rendimiento, por lo que puede que calcular la media o no hacer nada sea suficiente. Si queremos saber más, podemos buscar por ''filter'' o ''smoothing'' de los sensores en un buscador.}}
== Decidir hacia dónde ir ==
La primera aproximación a esto es ir hacia el lado que más distancia lee del robot. Más adelante ya se intentará que sea un poco más inteligente.


== Mover el Robot ==
== Mover el Robot ==
Línea 217: Línea 213:
Una vez ya sabemos cómo mover el robot y leer de los sensores, debemos saber utilitzar la información de los sensores para decidir la dirección del robot.  
Una vez ya sabemos cómo mover el robot y leer de los sensores, debemos saber utilitzar la información de los sensores para decidir la dirección del robot.  


Aquí tenemos una primera versión del programa:
La primera aproximación a esto es ir hacia el lado que más distancia lee del robot. Más adelante ya se intentará que sea un poco más inteligente. Para ello, hay que modificar la función '''loop()''' para llamar a las funciones de lectura de los sensores:


<syntaxhighlight lang="c" style="font-family:monospace; font-size:0.8em;">
<syntaxhighlight lang="c" style="font-family:monospace; font-size:0.8em;">
 
void loop()
{
  distiz = ping(trigiz,echoiz);
  Serial.print("Izquierda: "); Serial.print(distiz);
  distcen = ping(trigcen,echocen);
  Serial.print(" Centro: "); Serial.print(distcen);
  distder = ping(trigder,echoder);
  Serial.print(" Derecha: "); Serial.println(distder);
  if(distiz > discen && distiz > disder){
  left(100); 
  }
  if(disder > discen && disder > distiz){
  right(100); 
  }
  if(discen > disder && discen > distiz){
  front(100); 
  }
}
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>



Revisión del 12:23 23 ene 2019

Artículo en contrucción mientras construimos el Robot ;)

En este artículo vamos a construir un robot muy específico con Arduino, un robot que esquiva obstáculos y consigue salir de un laberinto.

En Internet encontrarás muchos tutoriales, la mayoría utiliza diferentes drivers para los motores. Muchos tienen un sólo sensor ultrasónico que se mueve con una torreta hecha con un servo. Elijas el que elijas, fíjate en que el código es distinto. El robot que describe este artículo tiene el Arduino Motor Shield Rev3 y 3 sensores ultrasónicos. Para moverse, utilitza dos ruedas motrices y una pivotante que, en nuestro caso, está situada en la parte delantera.

Construcción del Robot

Materiales

El chasis que verás en las fotos es específico, creado a medida por la empresa What's Next? para el proyecto [Robots Boost Skills]. El resto de componentes son genéricos y se pueden comprar Arduinos oficiales, What's Next Yellow o cualquier clon compatible.

Esta es la lista de materiales:

  • Chasis que permita 2 ruedas con motor DC analógicos y una rueda delantera.
  • 2 Motores DC analógicos con reducción y ruedas.
  • Arduino Uno o equivalente.
  • 3 Sensores ultrasónicos HR-SC04
  • Arduino Motor Shield o alguno que tenga el mismo Chip L298
  • Baterías, entre 9V y 12V

Fotos

Construcción del Chasis

En el caso del robot del ejemplo, el chasis tiene todos los elementos necesarios. Si lo tienes que construir, aquí tienes algunos consejos:

  • Se recomienda cuidar el centro de gravedad de robot para que no plante rueda y tenga la adherencia necesaria. Por ejemplo, las baterías deberían estar entre las ruedas motrices y la rueda delantera.
  • Los sensores deberían estar situados de forma que se cubra el mismo ángulo por los dos lados. En nuestro caso, al haber 3 sensores, se han puesto uno en el centro hacia adelante y los otros en un ángulo de 45º.
  • Hay que dejar espacio para los cables y para poder modificar las conexiones sin necesidad de desmontar todo el robot.

Cableado

Hay que tenen en cuenta que el Arduino Motor Shield utiliza algunos pines para su funcionamiento:

Function 	A 	 B
Direction 	D12 	D13
PWM 	        D3 	D11
Brake 	        D9 	D8
Curr. Sensor 	A0 	A1

Por tanto, no podemos utilizar esos pines. Cada sensor necesita 2 pines digitales para el echo i el trig. Así que necesitamos ocupar 6 pines digitales, más los 6 para los motores. Para los sensores utilitzaremos los pines 2,4,5,6,7,10.

Este es el esquema de cables del robot:

Sensors bb.png

Alimentaremos tanto al Arduino como al Shield por la entrada del shield. Este alimenta al arduino por el pin VIN. Como el voltaje va a ser moderado, no es necesario aislar el Arduino del shield. Si los motores necesitaran más de 9V hay que cortar el pin VIN y alimentar por separado el Arduino.

Programación del Robot

Como este artículo pretende ser didàctico, no vamos a poner la solución final diréctamente (tampoco hay una solución final perfecta). Iremos poniendo versiones distintas en las que se explican las sucesivas mejoras.

Leyendo de los sensores

El siguiente ejemplo lee la distancia de los sensores y la imprime por el puerto serie:

int trigiz = 7;
int echoiz = 10;
int trigcen = 5;
int echocen = 6;
int trigder = 2;
int echoder = 4;
int distiz, distcen, distder;

void setup()
{
 pinMode(trigiz , OUTPUT);
 pinMode(trigcen , OUTPUT);
 pinMode(trigder , OUTPUT);
 pinMode(echoiz , INPUT);
 pinMode(echocen , INPUT);
 pinMode(echoder , INPUT);
 Serial.begin(9600);
}
int ping(int trig, int echo){
  digitalWrite(trig,LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trig,HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig,LOW);
  int duration = pulseIn(echo,HIGH);
  int distance = duration * 0.034 / 2;
  return(distance);
}

void loop()
{
  distiz = ping(trigiz,echoiz);
  Serial.print("Izquierda: "); Serial.print(distiz);
  distcen = ping(trigcen,echocen);
  Serial.print(" Centro: "); Serial.print(distcen);
  distder = ping(trigder,echoder);
  Serial.print(" Derecha: "); Serial.println(distder);
}

Como se ve, necesita enviar un trig de 10 microsegundos y escuchar hasta que vuelve. Después calcula la distancia teniendo en cuenta la velocidad del sonido.

El problema del ejemplo anterior es que al echo le pueden afectar muchos factores físicos del mundo real y puede que la medición no sea ajustada. Por eso, es mejor hacer varias mediciones, descartar valores extremos y calcular la media. Todo esto tiene un coste computacional que puede que nos afecte al rendimiento, por lo que puede que calcular la media o no hacer nada sea suficiente. Si queremos saber más, podemos buscar por filter o smoothing de los sensores en un buscador.

Mover el Robot

En nuestro proyecto, los motores se mueven con el Arduino Motor Shield rev3. Aquí hay un ejemplo de cómo mover los motores adelante y atrás:

void setup() {
  //Setup Channel A
  pinMode(12, OUTPUT); //Initiates Motor Channel A pin
  pinMode(9, OUTPUT); //Initiates Brake Channel A pin
  //Setup Channel B
  pinMode(13, OUTPUT); //Initiates Motor Channel A pin
  pinMode(8, OUTPUT);  //Initiates Brake Channel A pin
}

void loop(){
  //Motor A forward @ full speed
  digitalWrite(12, HIGH); //Establishes forward direction of Channel A
  digitalWrite(9, LOW);   //Disengage the Brake for Channel A
  analogWrite(3, 255);   //Spins the motor on Channel A at full speed
  //Motor B backward @ half speed
  digitalWrite(13, LOW);  //Establishes backward direction of Channel B
  digitalWrite(8, LOW);   //Disengage the Brake for Channel B
  analogWrite(11, 123);    //Spins the motor on Channel B at half speed

  delay(3000);

  digitalWrite(9, HIGH);  //Engage the Brake for Channel A
  digitalWrite(8, HIGH);  //Engage the Brake for Channel B

  delay(1000);
 
  //Motor A backward @ full speed
  digitalWrite(12, LOW);  //Establishes backward direction of Channel A
  digitalWrite(9, LOW);   //Disengage the Brake for Channel A
  analogWrite(3, 123);    //Spins the motor on Channel A at half speed
  //Motor B forward @ full speed
  digitalWrite(13, HIGH); //Establishes forward direction of Channel B
  digitalWrite(8, LOW);   //Disengage the Brake for Channel B
  analogWrite(11, 255);   //Spins the motor on Channel B at full speed
 
  delay(3000);
 
  digitalWrite(9, HIGH);  //Engage the Brake for Channel A
  digitalWrite(8, HIGH);  //Engage the Brake for Channel B
 
  delay(1000);
}

Funciones

La programación de este robot puede ser muy larga y complicada. Hay algunas cosas que se hacen siempre igual y que no es necesario volver a copiar y pegar el código. Por ejemplo, la lectura de los sensores es igual o el movimiento del robot.

En el ejemplo de los sensores hay una función para leer de los sensores:

int ping(int trig, int echo){
  digitalWrite(trig,LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trig,HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig,LOW);
  int duration = pulseIn(echo,HIGH);
  int distance = duration * 0.034 / 2;
  return(distance);
}

También se puede hacer una función para moverse:

void front(){
  digitalWrite(12, LOW);  //Establishes backward direction of Channel A
  digitalWrite(9, LOW);   //Disengage the Brake for Channel A
  analogWrite(3, 123);    //Spins the motor on Channel A at half speed
  digitalWrite(13, HIGH); //Establishes forward direction of Channel B
  digitalWrite(8, LOW);   //Disengage the Brake for Channel B
  analogWrite(11, 123);   //Spins the motor on Channel B at full speed
}
void left(){
  digitalWrite(12, LOW);  //Establishes backward direction of Channel A
  digitalWrite(9, LOW);   //Disengage the Brake for Channel A
  analogWrite(3, 123);    //Spins the motor on Channel A at half speed
  digitalWrite(13, HIGH); //Establishes forward direction of Channel B
  digitalWrite(8, HIGH);   //Disengage the Brake for Channel B
  analogWrite(11, 0);      // <-- Stop the B motor
}
void right(){
  digitalWrite(12, LOW);  //Establishes backward direction of Channel A
  digitalWrite(9, HIGH);   //Disengage the Brake for Channel A
  analogWrite(3, 0);    // <-- Stops the A motor
  digitalWrite(13, HIGH); //Establishes forward direction of Channel B
  digitalWrite(8, LOW);   //Disengage the Brake for Channel B
  analogWrite(11, 123);     
}

Incluso se podría hacer que la función recibiera el tiempo que deseamos que esté moviendose:

void front(int time){
  digitalWrite(12, LOW);  //Establishes backward direction of Channel A
  digitalWrite(9, LOW);   //Disengage the Brake for Channel A
  analogWrite(3, 123);    //Spins the motor on Channel A at half speed
  digitalWrite(13, HIGH); //Establishes forward direction of Channel B
  digitalWrite(8, LOW);   //Disengage the Brake for Channel B
  analogWrite(11, 123);   //Spins the motor on Channel B at full speed
  delay(time);
}

Cambiar de dirección en función de los sensores

Una vez ya sabemos cómo mover el robot y leer de los sensores, debemos saber utilitzar la información de los sensores para decidir la dirección del robot.

La primera aproximación a esto es ir hacia el lado que más distancia lee del robot. Más adelante ya se intentará que sea un poco más inteligente. Para ello, hay que modificar la función loop() para llamar a las funciones de lectura de los sensores:

void loop()
{
  distiz = ping(trigiz,echoiz);
  Serial.print("Izquierda: "); Serial.print(distiz);
  distcen = ping(trigcen,echocen);
  Serial.print(" Centro: "); Serial.print(distcen);
  distder = ping(trigder,echoder);
  Serial.print(" Derecha: "); Serial.println(distder);
  if(distiz > discen && distiz > disder){
   left(100);  
  }
  if(disder > discen && disder > distiz){
   right(100);  
  }
  if(discen > disder && discen > distiz){
   front(100);  
  }
}

Enlaces