icaro - Robotica Educativa Libre
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1. Tabla 2 2 Componentes discretos Cantidad Tipo resistencias 1K leds cap ceramicos 0 1 uF 4 cap electroliticos 10 uFx16 cap electrolitico 100 uFx16 cap electrolitico 47 uFx16 ejeje AR AJ o 0 diodo 1n4007 Tabla 2 3 Integrados Cantidad LM7805 UNL2803 MAX232 PIC 16F628A Borneras Conector DB9 hembra Z calo 2x8 para el max232 Z calo 2x9 UNL2803 y PIC 16 Instrucciones icaro 0 6 1 3 1 instrucciones de lenguaje icaro 0 6 1 Aca va el texto dewl set de instrucciones 17 18 usando tortucaro 4 1 primitivas torutcaro Aca va el texto de las primitivas 4 2 ejemplo de uso de torutcaro Aca va el texto con ejemplos de uso de turtleart icaro 19 20 Apendice A Revision History Revisi n 0 0 Mon Jun 13 2011 Valentin Basel valentinbasel gmail com primera edicion del manual de usuario ICARO 21 22 Indice 23 242. 13 2 5 Protocolo de comunicacion del PIC 2000000000000 ne eno KK n P ho R K tt k 15 2 6 listado de componentes de la placa npO24 3 een 16 3 instrucciones icaro 0 6 1 17 3 1 instrucciones de lenguaje icaro 0 6 1 nrrnnnnennnnennn nene nnnna nam ennnen ntent 17 4 usando tortucaro 19 4 1 pimitvas t OKUT CATO sus n a am ah vk i a aco a 19 4 2 ejemplo de uso de torutcaro trnnnnenrnnennnnenennnenn annan anna nnannn 19 A Revision History 21 Indice 23 Prefacio 1 Convenciones del Documento Este manual utiliza varias convenciones para resaltar algunas palabras y frases y llamar la atenci n sobre ciertas partes espec ficas de informaci n En ediciones PDF y de papel este manual utiliza tipos de letra procedentes de Liberation Fonts Liberation Fonts tambi n se utilizan en ediciones de HTML si est n instalados en su sistema Si no se muestran tipograf as alternativas pero equivalentes Nota Red Hat Enterprise Linux 5 y siguientes incluyen Liberation Fonts predeterminadas 1 1 Convenciones Tipogr ficas Se utilizan cuatro convenciones tipogr ficas para llamar la atenci n sobre palabras o frases espec ficas Dichas convenciones y las circunstancias en que se aplican son las siguientes Negrita monoespaciado Utilizada para resaltar la entrada del sistema incluyendo comandos de shell nombres de archivo y rutas Tambi n se utiliza
3. necesitan reiniciarse antes de que se aplique una actualizaci n Ignorar estos cuadros no ocasionar p rdida de datos pero puede causar enfado y frustraci n Advertencia Las advertencias no deben ignorarse Ignorarlas muy probablemente ocasionar p rdida de datos vii viii Introduccion ICARO es un software desarrollado con la intenci n de acercar de una manera trasparente al usuario los fundamentos de la programaci n iteraciones repeticiones recursividad si condicionales aplicado a un contexto f sico como puede ser un robot o cualquier sistema de automatizaci n 1 1 robotica educativa Uno de los principales objetivos de la Rob tica Educativa es la generaci n de entornos de aprendizaje basados fundamentalmente en la pr ctica real de los estudiantes La idea es que los ni os puedan concebir desarrollar y poner en pr ctica diferentes robots educativos que les permitir n resolver algunos problemas y facilitar n al mismo tiempo ciertos aprendizajes La Rob tica Educativa dado su car cter polivalente y multidisciplinario constituye una actividad que permite el abordaje de conocimientos complejos en torno a las nuevas tecnolog as a partir de aportes provenientes de la electr nica f sica matem tica e inform tica En particular la ense anza de las bases fundamentales de la l gica de los sistemas computacionales es posible trabajarla a trav s de la creaci n de un mecanismo
4. 6f628A no funcionara adecuadamente Capitulo 2 Hardware g ex 5 5 E Ze 316 BORN 1 iw RBONNT RADIANO RBLRWOT RAVAN1 RBZITMEK RAZIANZNREF REIKCPI RAIANIKCMPI RBAPGM RMITOCKICMP2 Res RASATTIRN PP RBSMIOSO TICKIPGC RAGOSCZICLKOUT RBITLIOSVPED RATIOSCUGLKIN sav LM7905 sv diagrama de la placa np024 3 12 Firmware del PIC vo P2 ava 2 E m O N BORN DI a a x a Eia 000000000 JP3 us BORN D2 L117805 Ul ULN2803 000000000 o o BORN 03 0 0 200000000 JP8 PIC16F628A BORN D4 eza N O cs cz JP9 0 1uF p BORN D5 se 0000000 84 455 mm p o MAX232 10000000 mis 10uFx16 BORN D in BORN D7 81 28 mm PCB de la placa np024 3 2 4 Firmware del PIC EI firmware es el software gue se cargar en el integrado pic 16f628A para gue este pueda trabajar con el protocolo de transferencia para rs232 La versi n mas actual del firmware a la fecha es la 0 2 1 Para actualizar o recuperar el firmware en caso de falla o remplazo del PIC descargar del siguiente enlace firmware Ahi se encuentran los archivos ASM codigo fuente y los hex binarios del proyecto icaro f http rpmdev proyectofedora org projects icaro wiki Puerto serie 13 Capitulo 2 Hardware para poder actualizar el firmware es necesario sacar el integrado 16f628A y ponerlo en un circuito programador de pics Sin ese ci
5. Manual de usuario 0 1 icaro Robotica Educativa Libre Calo Valentin Basel icaro Manual de usuario 0 1 icaro Robotica Educativa Libre Edici n O Autor Valentin Basel valentinbasel valentinbasel com Copyright 2011 You need to change the HOLDER entity in the es ES icaro ent file This material may only be distributed subject to the terms and conditions set forth in the GNU Free Documentation License GFDL V1 2 or later the latest version is presently available at hitp www gnu org licenses fal txt Prefacio v 1 Convenciones del DOCUMENTO ii sss ker in dada cia V 1 1 Convenciones Tipogr ficas 44 4444 44444444 aan a aan na aan a eaa n naan aaaanaan V 1 2 Convenciones del documento 2 2 2022200000000 kankaan akkaa akkaa K K P annan annan vi 1 3 Notas y Advertencias aan 0020000000000 ee anna akan antn KaK KK PKR KK vii 1 Introduccion 1 1 1 tobotica edueatlVa ss osa latir liinda ridasid imed vad 1 1 2 lenguaje icard citas ld ita AA ek aka m 1 1 34 ICARO Y Python 4 ssa ua a a a OJ 3 1 4 ICARO y TURTLEAR E voice u ernennen solle 5 Tebo PYCO ss eT A A a da 7 2 Hardware 9 2 1 Placa Mp024 2 A TN 9 2 2 PCB placa npo02432 so nsa v Aaa tata 9 233 Plactamp0O24 3 vii sie pzane pe ma andes nakou godo abis iia 11 2 4 Firmwate del PIC eposa a Nisa e lade d idea e da nn bee baku ano tardara akta
6. archivo de texto plano para que el software que funciona como un int rprete vaya leyendo l nea por l nea y enviando la informaci n traducida al puerto paralelo o puerto serie y mediante un hardware de protecci n el ctrico poder encender apagar distintos mecanismos electr nicos como motores motores paso a paso solenoides servos etc etc ICARO trata de simplificar el componente t cnico de la rob tica para que el alumno pueda concentrarse en su desarrollo cognitivo ICARO puede trabajar con dos tipos de placas de control Una placa de puerto paralelo sencilla y de facil fabricaci n y una placa de puerto serie que mediante un adaptador USB serie puede trabajar con netbooks 1 3 ICARO y python ICARO se integra con python a traves de una API apicaro py que permite manejar el protocolo de comunicacion de la placa de puerto serie np024 3 apicaro py permite implementar una clase para manejar la placa np024 3 de mediante lenguaje python simplemente importando el modulo y instanciando la clase icaro usr bin env python import apicaro import time icaro apicaro puerto icaro PUERTO dev ttyUSBO icaro iniciar a 0 for a in range 255 icaro activar a time sleep 0 2 Por defecto apicaro configura el puerto serie usando 9 variables PUERTO dev ttyUSBO BAUDIOS 9600 BYTESIZE 8 PARITY N STOPBIT 1 TIMEOUT 1 XONXOFF False RTSCTS False DSRDTR False Excepto PUERTO las demas variables se pued
7. aut nomo electr nico rob tico Por otro lado la posibilidad de desarrollar una serie de juguetes objetos implica una experiencia que contribuye a expandir la creatividad y el pensamiento reflexivo y cient fico de los alumnos en relaci n la formulaci n de hip tesis la experimentaci n la elaboraci n de conclusiones En otras palabras se trata de crear las condiciones para la apropiaci n de conocimientos por parte de los ni os y de permitir su transferencia en diferentes campos de problemas Se trata de otorgar a los alumnos un rol activo en sus aprendizajes coloc ndoles como dise adores de sus propios proyectos y constructores de conocimientos Al ense arle a pensar al ordenador los chicos se embarcan en una exploraci n del modo en que ellos mismos piensan Seymour Papert 1 2 lenguaje icaro ICARO es un software desarrollado con la intenci n de acercar de una manera trasparente al usuario los fundamentos de la programaci n iteraciones repeticiones recursividad si condicionales aplicado a un contexto f sico como puede ser un robot o cualquier sistema de automatizaci n Capitulo 1 Introduccion iu EI A ur iii Alumnos del colegio de oficios san cayetano soldando sus propias placas icaro np024 2 ICARO y python Las placas icaro np024 2 esta dise ada para ser facil de armar y fabricar con minimos concocimientos Su funcionamiento se basa en escribir instrucciones en un
8. contexto It licas negrita monoespaciado o It licas negrita proporcional Ya sea negrita monoespaciado o negrita proporcional la adici n de it licas indica texto reemplazable o variable Las it licas denotan texto que usted no escribe literalmente o texto mostrado que cambia dependiendo de la circunstancia Por ejemplo Para conectar a una m quina remota utilizando ssh teclee ssh nombredeusuarioQdominio nombre en un int rprete de comandos de shell Si la m quina remota es example com y su nombre de usuario en esa maquina es john teclee ssh johndexample com El comando mount o remount file system remonta el sistema de archivo llamado Por ejemplo para volver a montar el sistema de archivo home el comando esmount o remount home Para ver la version de un paquete actualmente instalado utilice el comando rpm q paquete Este entregara el resultado siguiente paguete versi n lanzamiento Observe las palabras en italicas y negrita sobre nombre de usuario domain name sistema de archivo paquete version y lanzamiento Cada palabra es un marcador de posicion tanto para el texto que usted escriba al ejecutar un comando como para el texto mostrado por el sistema Aparte del uso estandar para presentar el titulo de un trabajo las italicas denotan el primer uso de un termino nuevo e importante Por ejemplo Publican es un sistema de publicaci n de DocBook 1 2 Convenciones del documento Los mensajes de salida de la te
9. contrarlo en computadoras antiguas El puerto paralelo de una PC es ideal para ser usado como herramienta de control de motores rel s LED s etc El mismo posee un bus de datos de 8 bits Pin 2 a 9 y muchas se ales de control algunas de salida y otras de entrada que tambi n pueden ser usadas f cilmente Las PC s generalmente poseen solo uno de estos puertos LPT1 pero con muy poco dinero se le puede adicionar una tarjeta con un segundo puerto paralelo LPT2 2 2 PCB placa np024 2 El PCB propuesto se basa en el integrado UNL2803 que es solamente un array de transistores Darlington y sirve para elevar la tension de alimentacion que entrega el puerto paralelo y poder controlar distintos dispositivos electronicos como motores solenoides etc 425543 TEE 1 ji ia DO co 109 5 mm CO 85 5 mm plano PCB de la placa np024 2 para puerto paralelo El puerto paralelo es una interfaz entre una computadora y un periferico cuya principal caracteristica es que los bits de datos viajan juntos enviando un byte completo o mas a la vez Es decir se Capitulo 2 Hardware implementa un cable o una via fisica para cada bit de datos formando un bus EI puerto paralelo de una PC es ideal para ser usado como herramienta de control de motores rel s LED s etc EI mismo posee un bus de datos de 8 bits Pin 2 a 9 y muchas se ales de control algunas de salida y otras de entrada que tambi n pueden s
10. en dejar como estan porgue son las configuraciones estandar para le puerto serie dev ttyUSBO Capitulo 1 Introduccion apicaro py solo funciona con el puerto serie Todavia no esta implementada para trabajar con el puerto paralelo PUERTO configura en gue direccion esta conectada la placa NP024 3 y permite manejar mas de una placa NP024 3 usr bin env python import apicaro import time icaro apicaro puerto icaro PUERTO dev ttyUSBO De esta forma queda instanciada la clase puerto dentro del modulo apicaro y configurado el valor de la variable PUERTO para la direccion dev ttyUSBO Luego de configurar e instanciar a la clase puerto se pueden usar sus 5 funciones para iniciar activar leer y cerrar el puerto Las funciones que implementa la clase puerto de apicaro son e iniciar e cerrar e activar self valor e leer self sensor e activar_servo self valor servo iniciar abre el puerto con la configuracion definida en la variables de la clase Devuelve O si fue correctamente abierto el puerto activar self valor Manda la variable valor al puerto serie donde la placa de multiplexara el byte en 8 bits los 8 pines de salida del puerto valor solo puede ser una variable entero de O a 256 Devuelve True si abrio el puerto exitosamente o False en caso contrario leer self sensor toma el valor de sensor y lee el respectivo pin de la placa np024 3 Solo se pueden enviar valores del 1 a
11. er usadas f cilmente Este tipo de placas es de las mas comunes y faciles de armar hay mucha informacion en internet e ICARO deberia ser comatible con la mayoria de las soluciones propuestas para este puerto a 0825 HEMBRA 2 e 1 BORN 11 2 oe 1 BORN 12 2 a 1 FUENTE E Eli pim L Grafico esquematico de la placa np024 2 10 Placa np024 3 Salida STROBE 14 VAUTOFD Salida as ERROR Entrada Data 1 Data 2 Entrada Data 3 Salida Data 4 Data 5 Data 6 Data 7 Diagrama de pines del conector DB25 del puerto paralelo n Advertencia o Nunca superar la tensi n maxima de 12 V 500 mA porque se puede quemar el integrado UNL2803 2 3 Placa np024 3 La placa de conexi n NP03 sirve de interface entre la computadora y los perif ricos sensores actuadores que queramos controlar con el lenguaje ICARO Se conecta a la computadora mediante un cable Serie o un adaptador Serie USB y puede manejar hasta 8 dispositivos digitales ON OFF simult neos con una tension maxima de 12 V 500 mA y la minima de 5 V 500 mA Para tener en cuenta Nunca superar la tensi n m xima de 12 V 500 mA porque se puede quemar el integrado UNL2803 Tampoco trabajar a menos de 5V porque el PIC 1
12. l 7 la funcion devuelve O o el valor de sensor cerrar 4 ICARO y TURTLEART cierra el puerto definido en la variable global PUERTO activar servo self valor servo Activa el envio de PWM La variable valor representa un entero de O a 255 para regular el pulso de PWM mientras gue servo es una variable gue representa los pines de salida donde esta conectado el servomotor de 1 a 8 La version del firmware pic caro 04 es la unica gue implementa manejo de servomotores y solo puede controlar un servo a la ves Es importante dejar por lo menos 1500 Ms de espera para mover un servomotor porque si no se puede colgar la placa 1 4 ICARO y TURTLEART Para facilitar el trabajo de los alumnos que usan las netbooks del proyecto OLPC ICARO se integro la actividad TURTLEART como un plugin que permite agregar nuevas primitivas a turtleart para controlar la placa np024 3 Aplicaciones Lugares Sistema o BRE 4 4 al B TortugArte rumbo contiene la orientaci n actual de la tortuga se puede usar en vez de un bloque de n mero 8X Archivo Editar Ver Herramientas Tortuga Vecindario Subir 28288018 p y l B E 5 10201YMP YouTube Sube tu vid E TurtleArt activity TortugArte rumbo c jue 9 de jun 15 21 Pantalla de turtleart con primitivas icaro Capitulo 1 Introduccion L N i Jill sanit iat Un alumno probando icaro con una
13. netbook classmate y turtleart Pycaro primitivas tortucaro La ventaja de usar turtleart es lo intuitivo que se vuelve programar la logica del robot y la cantidad de documentacion y actividades pedagogicas para el programa tortucaro turtlart icaro funciona como un plugin permite activar los pines de la placa np024 3 y leer sus 6 sensores individualmente Para poder hacer iteraciones repeticiones y calculos matematicos se usan las primitivas de turtleart directamente El plugin tortucaro funciona solamente a partir de la version 107 de turtleart y debe estar instalando apicaro 0 1 py en el sistema 1 5 Pycaro pycaro es un software desarrollado en python que permite controlar directamente la placa np024 3 de forma grafica La ventaja de pycaro es que se puede usar directamente el hardware sin necesidad de programar nada y se puede usar como un pantallazo inicial de la forma de conexionado de las palcas np024 3 y np024 2 Capitulo 1 Introduccion pycaro puede ser una buena ayuda a la hora de explicar la relacion entre los pines y el sistema binario de numeracion Hardware 2 1 Placa np024 2 El esquema de conexion de la placa np024 2 esta dise ado para poder trabajar de forma directa con los bits del puerto paralelo Este tipo de conexiones es la forma mas sencilla y barata de trabajar con robotica si bien el puerto paralelo esta en extinsion en la mayorias de las pcs todavia es factible en
14. para resaltar teclas claves y combinaciones de teclas Por ejemplo Para ver el contenido del archivo my_next_bestselling_novel en su directorio actual de trabajo escriba el comando cat my_next_bestselling_novel en el int rprete de comandos de shell y pulse Enter para ejecutar el comando El ejemplo anterior incluye un nombre de archivo un comando de shell y una tecla clave Todo se presenta en negrita monoespaciado y distinguible gracias al contexto Las combinaciones de teclas se pueden distinguir de las teclas claves mediante el gui n que conecta cada parte de una combinaci n de tecla Por ejemplo Pulse Enter para ejecutar el comando Pulse Control Alt F2 para cambiar a la primera terminal virtual Pulse Control Alt F1 para volver a su sesi n de Ventanas X La primera oraci n resalta la tecla clave determinada que se debe pulsar La segunda resalta dos conjuntos de tres teclas claves que deben ser presionadas simult neamente Si se discute el c digo fuente los nombres de las clase los m todos las funciones los nombres de variables y valores de retorno mencionados dentro de un p rrafo ser n presentados en Negrita monoespaciado Por ejemplo Las clases de archivo relacionadas incluyen filename para sistema de archivos file para archivos y dir para directorios Cada clase tiene su propio conjunto asociado de permisos Negrita proporcional Esta denota palabras o frases encontradas en un sistema incluyendo nombres de a
15. plicaci n texto de cuadro de di logo botones etiquetados etiquetas de cajilla de verificaci n y bot n de radio t tulos de men y t tulos del sub men Por ejemplo 5 https fedorahosted org liberation fonts Prefacio Seleccionar Sistema gt Preferencias gt Rat n desde la barra del men principal para lanzar Preferencias de Rat n En la pesta a de Botones haga clic en la cajilla rat n de mano izquierda y luego haga clic en Cerrar para cambiar el bot n principal del rat n de la izquierda a la derecha adecuando el rat n para la mano izquierda Para insertar un caracter especial en un archivo de gedit seleccione desde la barra del men principal Aplicaciones gt Accessories gt Mapa de caracteres Luego desde la barra de men es de mapa de caracteres elija B squeda gt Hallar teclee el nombre del caracter en el campo B squeda y haga clic en Siguiente El caracter buscado se resaltar en la Tabla de caracteres Haga doble clic en este caracter resaltado para colocarlo en el campo de Texto para copiar y luego haga clic en el bot n de Copiar Ahora regrese a su documento y elija Editar gt Pegar desde la barra de men de gedit El texto anterior incluye nombres de aplicaci n nombres y elementos del men de todo el sistema nombres de men de aplicaciones espec ficas y botones y texto hallados dentro de una interfaz gr fica de usuario todos presentados en negrita proporcional y distinguibles por
16. rcuito NO se puede actualizar el firmware y es recomendable no sacar el PIC Diagrama de flujo de la placa np024 3 14 Protocolo de comunicacion del P IC alimentacion KIII TOJ O esguema de conexiones de la placa np024 3 actuadores 2 5 Protocolo de comunicacion del PIC El protocolo de transferencia que usa la placa NP03 icaro se basa en enviar caracteres ascii a trav s del puerto serial de la computadora La placa NP03 nunca inicia una transferencia solo espera y responde a las ordenes de la pc Los tipos de caracteres de inicio del protocolo son Tabla 2 1 Protocolo de comunicacion Caracteres Respuesta Descripcion b icaro05 Es un peque o mensaje de bienvenida con la versi n del firmware S Espera un segundo valor para Despu s de enviar el c digo enviar al puerto s la placa espera hasta recibir otro caracter y enviarlo a los puertos de salida del sistema e Espera un segundo valor 1 Despu s de enviar el c digo 6 y Devuelve el valor de los e la placa espera hasta recibir sensores 1 2 3 4 5 6 0 o el otro caracter 1 2 3 4 5 6 y numero del sensor devuelve el valor de pulsado del sensor m Espera un segundo valor y en la version 04 de icaro solo genera un pulso PWM para se puede controlar un servo mover el servo motor a la ves y dejando 1500 Ms de tiempo entre datos 15 Capitulo 2 Hardware 2 6 listado de componentes de la placa np024 3
17. rminal o fragmentos de c digo fuente se distinguen visualmente del texto circundante Los mensajes de salida enviados a una terminal se muestran en romano monoespaciado y se presentan as books Desktop documentation drafts mss photos stuff svn books tests Desktopi downloads images notes scripts svgs vi Notas y Advertencias Los listados de c digo fuente tambi n se muestran en romano monoespaciado pero se presentan y resaltan de la siguiente manera package org jboss book jca ex1 import javax naming InitialContext public class ExClient public static void main String args throws Exception InitialContext iniCtx new InitialContext Object ref iniCtx lookup EchoBean EchoHome home EchoHome ref Echo echo home create System out println Created Echo System out println Echo echo Hello echo echo Hello 1 3 Notas y Advertencias Finalmente utilizamos tres estilos visuales para llamar la atenci n sobre la informaci n que de otro modo se podr a pasar por alto Una nota es una sugerencia atajo o enfoque alternativo para una tarea determinada Ignorar una nota no deber a tener consecuencias negativas pero podr a perderse de algunos trucos que pueden facilitarle las cosas Importante Los cuadros con el t tulo de importante dan detalles de cosas que se pueden pasar por alto f cilmente cambios de configuraci n nicamente aplicables a la sesi n actual o servicios que
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