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D-bot

Este es D-bot, un robot diferencial basado en Arduino controlado por vía Bluetooth a través de una aplicación móvil desarrollado mediante MIT App Inventor 2. D-bot es capaz de realizar tres funciones distintas haciendo uso de los sensores de ultrasonidos delantero y trasero de los que dispone. Estas tres funciones son: un control manual a través de nuestra aplicación, otra para evitar obstáculos y una tercera función más interactiva con el robot que consistirá en molestarlo.

Para la creación de este robot móvil se han necesitado los siguientes materiales:

  • 1 x Arduino Nano v3
  • 1 x Arduino Nano I/O Shield
  • 2 x sensor de ultrasonidos HC-SR04
  • 2 x servo rotación continua FS90R
  • 1 x módulo Bluetooth SPP-C
  • 1 x altavoz pasivo (buzzer)
  • 2 x rueda servo FS90R
  • 1 x rueda loca
  • 1 x lámina de madera contrachapada 150x150mm²
  • 20 x cable dupont hembra-hembra

Una vez disponemos de todo el material necesario podemos proceder a diseñar a D-bot.

Sobre la placa de madera se ha diseñado la estructura de nuestro robot que cargará con todos los elementos electrónicos. Este diseño se ha realizado utilizando la herramienta Q-Cad, muy sencilla de manejar para proyectos simples. El resultado es este:

Ahora que tenemos la estructura física y los elementos electrónicos, podemos distribuir estos elementos para hacernos una idea de la forma que va a tener nuestro robot y para analizar como realizar el esquema electrónico.

A parte del diseño de la estructura, también hay que dibujar el esquema electrónico con el que nos guiaremos para montar nuestros componentes. Este esquema lo hemos realizado mediante Fritzing, otra herramienta muy fácil de manejar para realizar este tipo de trabajos. En nuestro caso queda de la siguiente forma:

Como se puede ver en el esquema, hemos conectado el sensor de ultrasonidos delantero a los pines 4 y 5, el trasero a los pines 9 y 10, el servo derecho al pin 2, mientras que el izquierdo al 12, el buzzer lo hemos configurado para que funciones en el pin 11 y, por último, el módulo Bluetooth lo hemos conectado a sus pines correspondientes en el Arduino Nano I/O Shield. Todo el circuito electrónico se alimentará con una pila de 9V.

Ahora que tenemos tanto la estructura física como el esquema electrónico, podemos comenzar el montaje de nuestro robot. El resultado final es el siguiente:

                    

A continuación, necesitamos desarrollar la aplicación móvil que nos va a permitir tener el control sobre D-bot. Como hemos mencionado anteriormente, la realizaremos mediante MIT App Inventor 2, un entorno de desarrollo de software creado por Google Labs para la elaboración de aplicaciones destinadas al sistema operativo Android. La programación con esta herramienta se basa es elaborar una especia de “puzle”, por lo que resulta bastante intuitivo y fácil de aprender y manejar, además de que tiene la capacidad de crear una gran variedad de tipos de aplicaciones.

Con respecto a nuestro robot, continuaremos desarrollando la interfaz de nuestra aplicación, donde podremos elegir cualquiera de las tres funciones de las que va a disponer D-bot: Control manualEvita obstáculos o No molestar.

Al abrir nuestra aplicación, y antes de seleccionar cualquier función, se nos abrirá una ventana inicial que solamente dispone de un botón que nos llevará a otra ventana donde ya podremos elegir la función que deseamos ejecutar. Estas son las ventanas respectivamente:

 

Control manual

El control manual se basa en manejar a nuestro robot usando nuestro teléfono móvil. Para hacer un manejo bastante intuitivo, hemos aprovechado el propio acelerómetro de nuestro dispositivo, de forma que depende de como lo orientemos, D-bot se desplazará de diferente forma: si lo inclinamos hacia delante se moverá hacia delante, si lo inclinamos hacia la derecha girará hacia la derecha, si lo dejamos horizontal se quedará quieto, etc.

La interfaz diseñada dispone de un primer botón para conectarnos al dispositivo Bluetooth de Arduino. A partir de entonces podremos o iniciar el movimiento al presionar Iniciar o desconectarnos del dispositivo del que nos hemos conectado.

 

Evita obstáculos

Esta es la segunda función y, como su nombre indica, consiste en no chocarse contra ningún elemento que se encuentre en nuestro entorno. En este modo el robot se moverá describiendo una curva amplia y al detectar con el sensor ultrasonido delantero un objeto a menos de 20cm, se parará, emitirá un sonido y cambiará su trayectoria. El diseño para este modo dispone de casi los mismo elementos que el del anterior: un botón para conectarnos al dispositivo Bluetooth, otro para desconectarnos, uno para iniciar el modo y otro para finalizarlo.

 

No molestar

La tercera función se basa en una especia de “juego” con nuestro robot. D-bot se mantendrá quieto hasta que alguien se le acerque por delante o por detrás (activando uno de los dos sensores de ultrasonidos), haciendo que se aleje en la otra dirección. Al cabo de repetir este proceso varias veces, D-bot se cabreará por molestarlo tanto y emitirá una ráfaga de sonidos y se pondrá a dar vueltas sobre sí mismo durante 5 segundos. La interfaz de este modo es igual que la del modo anterior.

Cabe mencionar que como tanto esta última función como la anterior dependen de las lecturas de los sensores de ultrasonidos, pero éstas a veces pueden ser erróneas (especialmente al enfocar a esquinas), por lo que nuestro robot puede realizar movimientos extraños cuando no debería.

 

El último paso es desarrollar el código que subiremos al Arduino Nano v3  para que nuestro robot se pueda manejar con nuestra aplicación. Este código consiste principalmente en incluir las librerías necesarias para hacer funcionar todos los elementos, en configurar dichos elementos en sus pines correspondientes, en desarrollar las funciones para hacer funcionar correctamente cada modo del robot y en seleccionar un caso distinto dependiendo del botón que se haya pulsado en nuestra aplicación móvil, con lo que se ejecutará un modo u otro.

Una vez tenemos el código implementado sin ningún error, ya podemos disfrutar de nuestro D-bot.

 

Conclusiones

Además de inicializarme en la electrónica de Arduino y de entender cómo funciona, desarrollar un proyecto de este tipo, que engloba desde el diseño estructural del robot, hasta la programación final, pasando por la selección de los materiales según tus necesidades e incluyendo la elaboración de una aplicación móvil para poder manejarlo a voluntad, ha sido una gran oportunidad para ver como soy capaz de afrontar la creación de un robot móvil desde cero y de como solucionar los problemas que van surgiendo conforme se va avanzando en su desarrollo. También tengo que añadir  que realizar este proyecto me ha supuesto una gran satisfacción personal por lo que ya he mencionado anteriormente, por crear un robot móvil interactivo por mi propia cuenta.

 

Autor:

Uroz Franco, Daniel

Robot diferencial BeetleBot

BeetleBot es un robot diferencial casero basado en Arduino. Su funcionamiento será controlado a través de una conexión Bluetooth con un teléfono móvil. El robot está diseñado para funcionar en tres modos diferentes: dos aplicaciones autónomas y un modo de control remoto. Las tareas autónomas que realizará serán: Evitador de obstáculos y Seguidor de luz. (más…)

Robot Jimmy

 

 

  1. Descripción del robot

La presente entrada trata sobre el montaje y programación de un robot basado en arduino, controlado a distancia (bluetooth), mediante una aplicación del sistema operativo Android.

Respecto al material se ha utilizado lo siguiente:

  • (1) Arduino I/O Shield
  • (1) Arduino Nano v3.0
  • (1) Bluetooth HC-06
  • (2) Servomotores FS90R
  • (2) Ruedas de goma 7 cm de diámetro
  • (2) Sensores infrarojos (linetracker)
  • (1) Sensor HC-SR04 (sonar)
  • (1) Matriz de LEDs 8×8
  • (1) Rueda loca
  • (1) Kit de 20 piezas LEGO
  • (1) Kit 20 cables hembra-hembra
  • (1) Batería portátil 5000 mAh
  • Maderas para chasis
  • Material adicional: cinta aislante, pegamento de contacto y sierra

2.  Diseño

El robot contará con dos ruedas motrices en la parte trasera y una rueda loca en la parte delantera, por lo tanto tendrá una estructura de triciclo.

El chasis se compondrá de un trozo de madera y piezas de lego superpuestas para conseguir la forma deseada (tipo escalón). Dicho chasis consta de dos subpartes, una en la que la placa de arduino queda resguardada y otra donde se almacenan los cables (justo delante de esta se encuentra el ultrasonidos), además en la parte superior del arduino existe otro espacio donde se colocará la batería portátil y la matriz de LEDs. Como se ve en la foto:

En la parte de abajo del chasis se colocará los dos siguelineas, uno a cada lado de la rueda loca. Se ha colocado una pieza de lego entre el chasis y el siguelineas para que este mas cerca del suelo. Como podemos ver en la foto:

3.  Aplicaciones desarrolladas

  • Siguelineas
  • Evita obstáculos
  • Modo manual

Estos tres modos se controlan y eligen a través de una aplicación de Android, que tiene la siguiente apariencia:

  • Siguelineas

En este caso se ha desarrollado una aplicación que tiene como objetivo seguir una línea negra, sin salirse de ella, gracias a la ayuda de dos sensores infrarrojos, uno situado a la derecha del robot y otro a la izquierda. El objetivo final es que una vez encuentre una línea negra no la abandone y realice el circuito diseñado.

  • Evita obstáculos

Esta aplicación trata de evitar obstáculos gracias a la ayuda de un sensor de ultrasonidos (sonar). El ultrasonido está en la parte frontal del robot, y la función que tiene es detectar objetos a menos de 15 cm y evitarlos, avanzando hacia atrás con el robot, y girando para evitar el obstáculo.

  • Modo manual

Esta aplicación consta de los botones de la aplicación A+ (hacia delante), A- (hacia detrás), I (izquierda) y D (derecha), los cuales a través de comandos de bluetooth dirigen al robot hacia la dirección deseada. De esta forma el robot será controlado de forma manual, dirigiéndose hacia la misma dirección hasta la pulsación de otro botón, incluido el botón ‘PARAR’ que sirve para parar los servomotores y por ende las ruedas.

4. Ejemplos de aplicación

Evita obstáculos

Imagen de previsualización de YouTube

 

Modo manual + siguelineas

Imagen de previsualización de YouTube

C3PO

En el siguiente proyecto se va ha realizar la implementación de un robot móvil el cual tiene que tener tanto dos aplicaciones autónomas (sigue lineas y esquiva objetos) como un manejo manual, a través de una aplicación de móvil conectada mediante Bluetooth.

Estos objetivos se van a conseguir mediante el uso de una serie de componentes, los cuales estarán nombrados posteriormente en un listado, y con su  programación respectiva en Arduino.

 

 

Listado de componentes:

  • ARDUINO NANO I/O SHIELD (1)
  • SEGUILÍNEAS TCRT5000 (2)
  • SENSOR ULTRASONIDOS HC-SR04 (1)
  • PAR RUEDAS SERVO FS90R (1)
  • SERVO ROTACION CONTINUA FS90R (2)
  • 20 CABLES DUPONT HEMBRA-HEMBRA (1)
  • MODULO BLUETOOTH SPP-C (1)
  • RUEDA LOCA (1)
  • FABRICACION PIEZAS CORTE LASER 150x150mm2 (1)

A continuación, se van a detallar las dos aplicaciones autónomas y la aplicación manual.

Sigue lineas

Esta aplicación va  a tratar de seguir una linea de color negra, realizando así un circuito. Esto se va conseguir mediante la implementación dos sensores infrarrojos que mediante la señal analógica que genera podremos diferenciar entre la pista y el circuito, que tendrán distinto color, blanco y negro, respectivamente.

 

Resultado de imagen de sensor infrarrojos tcrt5000
Sensor infrarrojo.

 

Así cuando un sensor infrarrojo detecte la linea negra, cambiara el sentido de la rueda correspondiente haciendo que el robot gire en la dirección correcta y redirigir el robot dentro de la pista, consiguiendo que no abandone la linea.

 

Resultado de imagen de sigue lineas
Función sigue lineas.

 

– Esquiva objetos

La segunda aplicación autónoma constara de si detecta un objeto delante suya, automáticamente cambiara directamente de dirección, esquivando así dicho objeto o pared. Esto se va a conseguir mediante un sensor ultrasonidos que a través de la emisión de ondas ultrasonidos (Trigger) detectara si hay un objeto delante suya en el caso de reflejarse estas ondas de vuelta al sensor (Echo).

 

Resultado de imagen de ultrasonido electronica
Sensor ultrasonido.

 

Resultado de imagen de funcion ultrasonidos
Función esquiva objetos.

 

Aquí os dejamos un vídeo con la aplicación en funcionamiento.

 

 

–  Función manual ( aplicación)

Por último, esta la función manual, una aplicación de móvil desde la cual se manejara el robot a través del  bluetooth.

Esta aplicación constara de una serie de botones que aparecerán en la pantalla mediante la cual se dirigirá el robot hacia la dirección que desees. Los botones que nosotros hemos utilizado en nuestra aplicación son: conectar, adelante, atrás, izquierda y derecha. En la siguiente imagen se puede apreciar el diseño de la aplicación.

 

Aplicación móvil.

 

Aquí os dejamos en enlace de un vídeo con la aplicación en movimiento.

 

Para finalizar, esperamos que os haya gustado el diseño de nuestro robot y gracias por vuestra atención.

Enrique Marques Muñoz

Daniel Collado Bertomeu

 

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