“Azkar-Bot”: El Robot de formación definitivo
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1. 80 En la parte superior de la otra placa de metacrilato mecanizado se colocan la tarjeta de control y la PIC Project formando una especia de s ndwich Aplicaciones b sicas En el CD ROM que acompa a al robot Azkar Bot se proporciona una colecci n de proyectos pr cticos cuya misi n es la de ayudar al usua rio a familiarizarse con su manejo Los programas fuente de cada uno de ellos se incluyen en lenguaje C y en Ensamblador Adem s tambi n se facilitan dos librer as muy intere santes La librer a Mac Azkar Bot contiene las funciones destinadas al control de los motores en el modo todo nada La librer a Azkar Bot proporciona las funciones necesa rias para el gobierno de los motores mediante se al PWM permitiendo regular su velocidad y su acelera ci n 1 Aplicaci n MOVIMIENTO TODO O NADA En este ejercicio se maneja la librer a Mac_Azkar Bot para llevar a cabo un conjunto de maniobras controlando los motores en el modo todo o nada con velocidad y ace leraci n constantes 2 Aplicaci n MOVIMIENTOS RE GULABLES Se trata de producir movimien tos de Azkar Bot controlando la ve locidad y la aceleraci n de los moto res Se utiliza la librer a Azkar Bot y los ejercicios de este tema constitu yen un excelente banco de pruebas para analizar el comportamiento de los micromotores con diferentes tipos de reductoras 3 Aplicaci n COMPROBACI N DE SENSORES Se comprue2. de un sensor SRFOZ Complementando al sensor SRFO2 con un humilde zumbador piezoel c trico se describen y resuelven un con junto de proyectos entre los que resal tamos los siguientes 19 Al acercar al robot un objeto a una distancia inferior a la definida en el pro grama de aplicaci n en el par metro Distancia se activa el zumbador 22 Azkar Bot se comporta como un perrito faldero Sigue a todas par tes al objeto que se encuentre a una distancia inferior a la fijada en el pa r metro Distancia del programa del proyecto Microrob tica did ctica 32 El robot gira sobre s mismo hasta que pase cerca de l un objeto a una distancia inferior al par metro Dis tancia definida en el programa En tonces se lanza sobre dicho objeto hasta alcanzarlo momento en el que se detiene 40 Azkar Bot sigue una l nea negra sobre un fondo blanco Si en su des plazamiento detecta a un objeto a una distancia inferior a la establecida en el par metro Distancia del programa se para hasta que se retire dicho objeto activando al zumbador como alarma W Figura 13 Conexionado del encoder La salida OUTA se conecta con la l nea RCO T1CKI Bibliograf a 1 Manual de Usuario del Azkar Bot Incluye un CD con informaci n t cnica montaje paso a paso y colecci n de aplicaciones b sicas y avanzadas con los programas fuente en lenguaje C y Ensamblador ampliamente comentados Ingenier a de Mic
3. Dos ruedas de 42 x 19 mm 1 dos micromotores 2 dos soportes 3 y dos bolas de acero que evitan el cabeceo frontal y posterior 4 Finalmente en la Figura 5 se presentan las cinco tarjetas electr nicas que dispone Azkar Bot y que se entregan montadas Constituyen el sistema electr nico de control del robot Aparte de los elementos ci tados el kit b sico requiere una alimentaci n que admite diversas alternativas tales como pilas recar gables alimentador AC DC externo o bater a LIPO Otro accesorio que no est in cluido en el kit b sico es el Depura REE Octubre 2010 Microrob tica did ctica dor grabador ICD PIC que permite depurar y grabar los programas en circuito o sea sobre el propio robot montado y funcionando Montaje paso a paso Una experiencia de gran valor para el usuario de cualquier robot es su construcci n pieza a pieza En el Azkar Bot esta tarea es f cil y de duraci n aceptable Una persona sin experiencia tarda unas dos horas en montar dicho robot Las claras ex plicaciones del Manual de Usuario y la posibilidad de consultar cualquier problema en el Servicio T cnico ofre cen la seguridad total de un montaje perfecto El montaje comienza fijando los motores y las ruedas sobre una de las tarjetas circulares mecanizadas de metacrilato Figura 6 Figura 6 Fijaci n de los motores y las ruedas Posteriormente se colocan los detectores IR de obst culos modelo
4. MSE 135 a ambos lados del driver amplificador de corriente para el go bierno de los motores Figura 7 Una vez efectuadas las operacio nes anteriores se conecta mediante cables las l neas de alimentaci n y las conexiones de las l neas de Entrada Salida del PIC de la tarjeta de control de acuerdo con el esquema el ctrico de la fig 8 En la figura 9 se muestra el cableado entre los diversos elemen tos del Azkar Bot y la bater a LIPO recomendada para la alimentaci n ras Bass Aj pono eala sj afoTa DOODODDOCAnR E so w sl gh pornon ADODODOS a faja ejs OREA anms Li Ronn Cs 305 a Figura 8 Esquema el ctrico del montaje Figura 7 Los detectores IR de obst culos van alojados a ambos lados del driver amplificador Figura 5 Las cinco tarjetas electr nicas del Azkar Bot 1 Tarjeta de control con el PI C16F887 2 Tarjeta de prototipos PIC Project 3 Driver amplificador de corriente para los motores 4 Dos detecto res IR de obst culos y 5 Sensores IR de reflexi n 79 Microrob tica did ctica Figura 9 Cableado entre los diversos elementos del Azkar Bot y la bater a LIPO Figura 10 La PIC Project se sujeta mediante separadores met licos sobre la tarjeta PIC Control Figura 12 Colocaci n del encoder de cuadratu ra en la rueda Figura 11 Momento de una competici n de robots rastreadores de una l nea negra
5. Microrob tica did ctica Azkar Bot El Robot de formaci n definitivo Por Ignacio Angulo Mikel Etxebarria y Jos M Angulo Figura 1 Fotograf a del robot de formaci n e investigaci n Azkar Bot Figura 2 Sujeci n de motores ruedas y otros componentes sobre alguna de las dos placas de metacrilato 78 A mediados del verano de 2010 ha tenido lugar la presentaci n y co mercializaci n del microbot m vil de formaci n Azkar Bot dise ado y fabricado por Ingenier a de Mi crosistemas Programados www microcontroladores com que por sus excelentes caracter sticas puede considerarse el paradigma de este tipo de m quinas destinadas a la formaci n e investigaci n de profe sionales y aficionados as como de los estudiantes de Formaci n Profe sional e Ingenier a Figura 1 Azkar Bot es un sistema compac to econ mico y modular que partien do de un kit b sico puede ampliarse con todo tipo de elementos opciona les que permiten manejar tecnolog as avanzadas como la navegaci n GPS el reconocimiento y reproducci n de la voz multitud de sensores etc Algu nos conceptos relevantes en el dise o de este robot son los siguientes e Presentaci n del producto en kit desmontado para que el usuario monte el robot pieza a pieza e Estructura de metacrilato de dos pisos f cilmente ampliable par po tenciar el sistema e Uso de micromotores de corriente continua con reductora d
6. ba el funcionamien to y la respuesta de cada uno de los sensores que incorpora el Azkar Bot en su versi n b sica Por ejemplo en un ejercicio la activaci n del detector de obst culos izquierdo provoca que el motor izquierdo realice un movimiento de retroceso La activaci n del detector derecho origina un movimiento similar en el motor derecho La activaci n de la c psula izquierda del sensor IR de reflexi n origina que ambos mo tores giren hacia la derecha una vuelta La activaci n de la c psula derecha provoca un giro similar hacia la izquierda 42 Aplicaci n LA L NEA NEGRA Es un programa con el que Azkar Bot sigue el trazado de una l nea negra dibujado sobre un fon do blanco Figura 11 52 Aplicaci n EL EXPLORADOR Azkar Bot sigue una trayectoria libre intentando esquivar los obst culos que encuentre en su camino 6 Aplicaci n LA LAPA Azkar Bot intenta pegarse y se guir al objeto que se encuentra en su trayectoria delante de l Aplicaciones avanzadas El Manual de Usuario de Azkar Bot propone una segunda colecci n de proyectos que se caracterizan por a adir nuevos sensores y accesorios opcionales simples y econ micos a los que dispone en la versi n b sica Encoder de cuadratura Para desarrollar los primeros ejer cicios avanzados se instala en cada rueda del robot un encoder de cua dratura modelo POLOLU 1217 como se muestra en la Figura 12 REE Octubre 2010 Para e
7. e 150 1 go bernados por un driver amplificador de corriente e Las tarjetas electr nicas homolo gadas se proporcionan montadas y ajustadas La tarjeta de control se basa en el PIC16F887 que dispone de todos los recursos necesarios para desarrollar multitud de aplicaciones e El kit b sico incluye varios sensores dos de los cuales se encargan de de tectar obst culos y otros para el segui miento de trayectorias e Utilizaci n de una tarjeta de mon taje r pido sin soldadura para ampliar f cilmente la estructura b sica e Manual de Usuario en castellano en CD ROM conteniendo documen taci n t cnica librer as y aplicaciones resueltas con sus programas en len guaje C y Ensamblador e Departamento T cnico para la aten ci n directa e inmediata a los usuarios El tel fono el correo electr nico y la visita personal tel fono 944230651 correo electr nico info Wmicrocontro ladores com Internet www micro controladores com y domicilio Alda Mazarredo 47 19 48009 Bilbao son las formas disponibles para resolver r pidamente cualquier problema que suceda en el montaje y aplicaci n del robot Cada una de estas caracter s ticas de Azkar Bot a ade un valor did ctico y pr ctico excepcional a un producto que por su bajo precio y su enorme capacidad de expansi n ser una pieza insustituible en los labora torios de los centros de ense anza especializados El kit B sico La construcci n del sist
8. ema comienza con el montaje de una estructura abierta y ampliable con formada por dos placas mecanizadas de metacrilato que implementan dos pisos en los que se alojan todos los componentes motores ruedas sen sores drivers bater a y tarjeta de control Figura 2 Sobre la torre de dos pisos se alojan e Dos micromotores con reductora de 150 1 e Dos ruedas de 42 x 19 mm con cubiertas de goma para una m xima tracci n e Driver amplificador MSE A100 para gobierno de los motores e Dos detectores MSE 135 para la detecci n de obst culos e Un sensor IR de reflexi n MSE 110 2 para seguimiento de trayec torias e Tarjeta de control PIC Control con un PIC16F887 a 4 MHZ REE Octubre 2010 e Tarjetas de prototipos PIC Project para el montaje de prototipos y cir cultos auxiliares e Manual de Usuario en castellano con explicaci n del montaje paso a paso e Tarjeta de prototipos PIC Project para propiciar el montaje a los aficio nados y estudiantes En la Figura 3 se muestran los elementos que conforman la estruc tura mec nica del robot Figura 3 Piezas que conforman la estructura mec nica de Azkar Bot Placas circulares meca nizadas de metacrilato 1 separadores met licos 2 y 3 y tuercas 4 El sistema de tracci n consta de los motores las ruedas y los compo nentes auxiliares que se muestran en la Figura 4 Figura 4 Elementos del equipo destinado a la tracci n de Azkar Bot
9. l funcionamiento del en coder se precisan dos l neas que le proporcionen la alimentaci n GND y VCC El dispositivo proporciona dos sa lidas OUTA y OUTB En los proyectos propuestos se conecta la salida OUTA con la l nea RCO T1 CKI del PIC16F887 Figura 13 POLOLUI217 Cada vez que los sensores del en coder detectan una transici n de blan co radio de la rueda a negro cubierta de la rueda se genera un flanco ascen dente en las salidas OUTA y OUTB La detecci n de una transici n de negro a blanco proporciona un flanco descen dente en ambas salidas Sabiendo la duraci n de un pulso se conoce el tiempo que el motor ha empleado en girar un radio de la rueda Conociendo el n mero de radios y la anchura de cada uno se puede calcular la velocidad y el desplazamiento Se describen varios ejemplos de control de velocidad y desplazamiento junto a sus programas comentados REE Octubre 2010 Sensor ultras nico SRFO2 Se trata de un sensor simple y ba rato que posibilita muchas habilidades al robot Se sujeta con cinta adhesiva en la parte frontal Como el detector ultras nico se conecta mediante el interface 12C se utilizan dos librer as que vienen en el CD ROM que facilitan el dise o de proyectos La librer a I2C_16FXXX que contiene las rutinas b sicas para el control de un bus I2C en el que el PIC act a como Master y la librer a SRFO2_16FXXX que incorpora las fun ciones propias para el control
10. rosistemas Programados www microcontroladores com 2 Informaci n de las tarjetas de control PIC Control y PIC Project www micro controladores com 3 Informaci n sobre sensores y accesorios para robots www microcontroladores com 4 Microcontroladores PIC Dise o Pr ctico de Aplicaciones PIC12F508 y PIC16F84A Primera Parte 4 edici n Angulo J M Etxebarria M y Angulo l ISBN 978 84 481 5647 3 Mc Graw Hill 5 Micro controladores PIC Dise o Pr ctico de Aplicaciones PIC16F87X y PIC18FXXX Segunda Parte 2 edici n Angulo J M Romero S y Angulo l ISBN 84 481 4627 1 Mc Graw Hill 6 Microcontroladores PIC Mart n E Angulo J M y Angulo l ISBN 84 9732 199 5 Editorial Paraninfo 7 Tecnolog as Avanzadas Angulo l Etxebarria M y Angulo J M 2009 ISBN 978 84 96300 84 2 Creaciones Copyright 81
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