baston guía
Contents
1. como Gu a para No Videntes fue realizado completamente en lenguaje ensamblador utilizando el software proporcionado por Microchip MPLAB 5 0 El objetivo principal del programa de control es hacer que el prototipo de bast n m vil gu e a la persona no vidente de una manera segura e inteligente evitando los obst culos que se encuentran en su trayectoria dentro de su ambiente de trabajo adem s brinda la posibilidad de realizar un control manual seg n las necesidades del usuario ante diferentes alternativas de navegaci n para tomar una direcci n libre de obst culos tomando en cuenta ante todo su seguridad permite adem s controlar la velocidad del prototipo cuando su movimiento es hacia adelante La figura 4 1 muestra la arquitectura del programa de control Sensores de Microcontrolador Ultrasonido PIC16F873 t Control Manual Motores Figura 4 1 Arquitectura del Programa de Control El programa ha sido desarrollado en forma modular es decir en base a un programa principal y a la utilizaci n de subrutinas para cada situaci n espec fica 5 SISTEMA MICROPROCESADO Para el desarrollo del prototipo del bast n m vil se utiliza un microcontrolador PIC 16F873 el cual posee tres puertos de entrada salida Puerto A Puerto B y Puerto C en los cuales se ha distribuido de una manera apropiada para las necesidades del prototipo tanto los elementos internos como temporiz2. de elementos sta es raz n suficiente para tratar en lo posible de realizar una buena programaci n aprovechando las ventajas que ofrecen estos dispositivos y garantizando al mismo tiempo mayor rendimiento y funcionalidad evit ndose una gran cantidad de problemas en las conexiones de las tarjetas Debido a la diversidad de obst culos y de informaci n que se encuentran en el medio ambiente la utilizaci n de un solo tipo de sensor aunque entrega una muy buena aproximaci n de la trayectoria libre de obst culos generalmente no es suficiente si se trata de brindar una total seguridad para una persona con discapacidad visual generalmente de esta manera se consigue cubrir principalmente distancias cortas Si se desea mayor precisi n se podr a acudir a detectores de largo alcance que adem s controlan la posici n del usuario como sistemas GPS de localizaci n absoluta por sat lite claro est a cambio de un elevado costo y la dificultad de acceso para todas las personas incluida aquella poblaci n privilegiada 9 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1 J Borenstein N Everett and L Feng Navigating Mobile Robots System and Techniques Wellestey MA AK Peters 1996 2 P J McKerrow Introduction to Robotics Sidney Addison Wesley Publishing Company 1993 3 M Rashid Electr nica de Potencia M xico Prentice Hall Hispanoamericana S A 1993 4 J Angulo Microcontroladores PIC Dise o Pr ctico de Aplicaciones Madrid McGraw Hi
3. de tal forma que mediante el tacto el usuario determine a que decisi n pertenece el pulsador para determinar a que velocidad se traslada est colocado m s hacia la derecha muy cerca del potenci metro En cada alternativa para control manual dada por el usuario el programa de control revisa el estado de los sensores para garantizar al usuario que la decisi n que toma pueda ser ejecutada y ante la presencia de obst culo la orden dada no ser finalizada y dado el caso el prototipo seguir en movimiento o se para dando paso a la se al de alarma que comunica al usuario que tipo de respuesta debe dar Se estableci tres situaciones de alarma la primera por cambio de nivel en la superficie la segunda para dos alternativas de giro cuando existe obst culo adelante y la tercera cuando se detecta obst culos tanto adelante como al lado derecho e izquierdo cada una con un sonido diferente Para salir del estado de alarma solamente se tiene la posibilidad con los pulsadores de giro ya que para cualquiera de los tres casos que lo generan el prototipo debe haber en primer lugar detectado un obst culo adelante entonces una vez que ha sido evadido est obst culo el prototipo de bast n m vil puede continuar su trayectoria en condiciones normales y ejecutar adem s las rdenes del usuario 7 RESULTADOS El prototipo de Bast n m vil para Gu a de No Videntes finalmente es una plataforma m vil de tracci n diferencial manejada po
4. PROTOTIPO DE UN BASTON MOVIL PARA GUIA DE NO VIDENTES Katherine Paola Escudero Vallejo Ing Nelson G Sotomayor O RESUMEN El presente proyecto tiene como objetivo ensamblar un prototipo de robot m vil para ser usado como un sistema de gu a para no videntes el cual tendr la capacidad de detectar obst culos cercanos que se encuentren en su trayectoria dentro de su ambiente de trabajo adem s se espera que el prototipo en caso de encontrar obst culos decida sobre un camino alternativo si es uno s lo e informe al usuario si hay dos alternativas para que l tome la decisi n final Para cumplir con este objetivo se realiz un prototipo de robot m vil semiaut nomo que tiene la capacidad de informar al usuario sobre problemas que se encuentran en su trayectoria La informaci n del ambiente de trabajo es recogida por sensores de ultrasonido cuyas se ales son adecuadamente acondicionadas para ser le das por un microcontrolador en el cual se desarrolla el control integral del robot ABSTRACT The objective of this project is to build a prototype of a Robotic Mobile to be used as guide system for blind people The mobile should detect nearby obstacles that will be in the trajectory inside his working environment If this prototype detects obstacles ahead it must take the right decision when there is only one possible solution and if there are two this robot should communicate to the user and then the user will take the final decision I
5. adores salidas PWM conversor A D etc como los elementos externos de entrada salida para control manual y conexi n del cristal En la figura 5 1 se puede apreciar esta distribuci n Pulsador R1 R2 o o o Veo i GND RESET c1 Sensor Izquierdo 26 Sensor Derecho RA1 RBS 55 Sensor Bast n RB4 53 Sensor Abajo Grada Sensores Ade_Laterales RA4 RB2 53 Sensor Ade_Centro hoja Pz Bo Q D E m 4 lo N Entrada_Anal gica MOTOR 1 eo alarma ojmjaplje Doom SEER DDD Don ZNW P N SIN MOTOR 2 ii iea OND vs RBO errupci n Externa Oscilador_CRISTAL H osca vdd HE Ovec Potenciometro 11 OSC2 V 18 RCO RC INICIO Velocidad Pwi Motores 12 17 IZQUIERDA PWM2 Oscilador 12 RC2 RCS Hie DERECHA xH PARO Pulsadores CONTROL MANUAL PIC16F873 Figura 5 1 Conexi n del Microcontrolador PIC16F873 6 CONTROL MANUAL Se considera importante no proporcionar al robot m vil una total autonom a para que el usuario a pesar de ser impedido visualmente tenga la posibilidad de decidir finalmente cual es su trayectoria sin embargo el programa de control del prototipo toma en cuenta la presencia o no de obst culos ante cada decisi n para garantizar su seguridad ante una mala maniobra Se coloc cinco pulsadores los cuatro primeros indican movimiento adelante inversi n de giro tanto a la derecha como a la izquierda y paro distribuidos
6. ll 1997 5 J Savant S Martin Roden Dise o Electr nico y Sistemas Wilmintong USA Addison Wesley 1992 6 A Cracknell Ultrasonidos Madrid Paraninfo 1983 7 N Mohan T Undeland W Robbins Power Electronics USA John Wiley amp Sons 1995 8 L Andrango N Sotomayor Simulaci n y ensamblaje de un prototipo para control y navegaci n de un Robot M vil E P N Quito 1999 9 P Aigner B McCarragher Shared Control Framework Applied to a Robotic Aid for the Blind Proc IEEE Control Systems Vol 19 No 2 Abril 1999 pp 40 46 10 S Levine D Bell L Jaros R Simpson Y Koren J Borenstein The Navchair Assistive Wheelchair Navigation System Proc IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering Vol 7 No 4 Diciembre 1999 pp 443 451 11 Manual del Usuario MPLABS 0 Microchip Technology Inc
7. n order to reach the proposed objective a prototype of a semi autonomous robot mobile was built It has the capacity to inform to the users if there are obstacles on their way The information from the working environment is sensed by ultrasonic sensors The signals from sensors are processed and sent to a microcontroller which is used to do the integral control of the robot 1 ENSAMBLAJE DEL PROTOTIPO En este proyecto se ensambl un robot m vil dise ado especialmente para ayudar a las personas no videntes a trasladarse segura y eficientemente evitando los diferentes obst culos que se encuentran el medio en el cual se desenvuelven inclusive salvar a dichas personas de situaciones peligrosas a las cuales podr an enfrentarse Una de las caracter sticas principales del Bast n M vil para No Videntes es la de permitir al usuario controlar al prototipo manualmente indic ndole mediante un teclado la trayectoria que desea tomar ste ejecutar la acci n dependiendo si existe o no obst culos En el prototipo se tiene movimiento mediante ruedas control de peque os motores DC utilizaci n de sensores para la detecci n de obst culos y comunicaci n con el usuario mediante diferentes alarmas entonces la persona que va a emplear el robot m vil no requiere de un entrenamiento severo s lo un poco de atenci n 2 ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES DE ULTRASONIDO Los sensores de ultrasonido utilizados en el presente proyecto est n constituidos p
8. or un par transmisor receptor En esta aplicaci n para acondicionar los sensores de ultrasonido se utiliza le t cnica de impulso eco ya que este m todo es muy eficaz para detectar obst culos En el prototipo se coloc siete pares transmisor receptor de sensores de ultrasonido ubicados como se muestra en la figura 2 1 a Vista Superior b Vista Lateral Figura 2 1 Disposici n de los Sensores de Ultrasonido Los transmisores para oscilar necesitan una se al de 40 kHz 1 kHz la cual es generada por un microcontrolador Esta se al de oscilaci n ingresa a los sietes transmisores al mismo tiempo raz n por la que se hace necesario una etapa de amplificaci n anterior a cada transmisor a continuaci n se muestra el diagrama de bloques del oscilador de ultrasonido Microcontrolador e r Se al de 40 kHz gt Etapa de Amplificaci n P Transmisores Figura 2 2 diagrama de Bloques del generador de ultrasonido La figura 2 3 muestra el diagrama de bloques del circuito de acondicionamiento Receptor my Amplificaci n pub Rectificaci n Interfaz a Microcontrolador nivol a Figura 2 3 Diagrama de Bloques del Receptor de Ultrasonido 3 CONTROL DE LOS MOTORES El prototipo de robot m vil desarrollado como gu a de no videntes para una adecuada navegaci n debe cumplir con las necesidades del usuario en cuanto a su movilizaci n para esto e
9. r dos peque os motores de corriente continua de 6 V y controlada por un microcontrolador PIC16F873 en el cual se ha grabado el programa de control para el funcionamiento del mismo este prototipo puede trasladar al usuario evitando obst culos que est n al alcance de los sensores de ultrasonido y cumplir tareas simples de navegaci n como movimiento adelante inversi n de giro y paro Mediante la tarjeta de control manual se obtiene una buena comunicaci n entre el prototipo de bast n m vil y la persona no vidente de tal manera que el usuario es advertido por medio del sonido de diferentes alarmas de tres alternativas en las que necesariamente l debe tomar la decisi n final ante la presencia de obst culos tanto adelante como a los lados ante la presencia de obst culo adelante y dos alternativas de giro y ante la presencia de grada cambio de nivel en la superficie Adem s el usuario puede en cualquier momento tomar decisiones en el cambio de velocidad y de la direcci n de su trayectoria sta ltima s lo en el caso de que la orden dada sea segura para el usuario El prototipo utiliza para el funcionamiento de los motores una bater a recargable de 6V y para el sistema de control una bater a tambi n recargable de 7 2 V las cuales son cargadas directamente sin la necesidad de ser desmontadas 8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El prototipo de Bast n M vil para Gu a de No Videntes semiaut nomo ha alcanzado resultados posi
10. s necesario tener un control tanto de la velocidad manipulada por el mismo seg n sea el caso requerido as como tambi n la inversi n de giro tanto en forma manual sugerido por el usuario como autom ticamente ante la presencia de obst culos La plataforma m vil est manejada por dos motores de corriente continua de 6V su sistema de navegaci n de tracci n diferencial 1 permite realizar las tareas b sicas de navegaci n como movimiento adelante inversi n de giro tanto a la derecha como a la izquierda El control de velocidad se realiza mediante una configuraci n de un Conversor DC DC reductor chopper reductor cuyo esquema se indica en la figura 3 1 m D2 A A 05 A a 4 ma k 7 3 Ts 20 j D Da A A PWM hoz y A o a2 iH Figura 3 1 Conversor DC DC Reductor e inversi n de giro El Conversor DC DC utilizado es controlado mediante una se al PWM Modulaci n por Ancho de Pulso a una frecuencia constante de 40 kHz generada por el microcontrolador de acuerdo a los requerimientos del usuario Variando el ancho de pulso de la se al PWM se obtiene el cambio de la velocidad de los motores sta variaci n se realiza a trav s de un potenci metro manipulado por el usuario y que forma parte de un divisor de voltaje cuya se al ingresa a un conversor an logo digital interno del microcontrolador 4 PROGRAMA DE CONTROL El programa de control para el prototipo de Bast n M vil
11. tivos como ayuda de traslado de las personas con incapacidad visual proporcion ndole una trayectoria libre de obst culos gracias a la utilizaci n de una plataforma ensamblada de tal manera que pueda realizar las tareas simples de navegaci n de sensores de ultrasonido que entregan el sentido de una vista artificial para el prototipo de una buena comunicaci n manual y auditiva entre el prototipo y el usuario y un programa de control estructurado de tal manera que se pueda alcanzar el objetivo del proyecto guiar al usuario y brindarle la posibilidad de tomar decisiones preservando principalmente su seguridad La utilizaci n de sensores de ultrasonido como fuentes de informaci n del estado del medio ambiente en el que se desenvuelve el usuario brinda al prototipo la posibilidad de ayudarle a alcanzar una trayectoria libre de obst culos con bastante precisi n y sin la necesidad de una inversi n muy grande con la ventaja de que son f ciles de implementar y acondicionar Para conseguir mayor fidelidad en la informaci n que continuamente se adquiere del medio a trav s de los sensores de ultrasonido es recomendable tratar de disponer de la mayor cantidad posible de los mismos de tal manera que se cubra un total campo de acci n alrededor del prototipo m vil La tecnolog a basada en microcontroladores permite de acuerdo a las necesidades del usuario realizar mediante software muchas tareas que sin ellos involucrar an una gran cantidad
Download Pdf Manuals
Related Search