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universidad tecnològica de panamà

PROYECTO FINAL DE COMPUTADORAS DIGITALES

“SPIDER ROBOT”

CEDEÑO ANABELYS, CÒRDOBA CARLA, PÈREZ JAIR, VEGA LISLEYDIS

21/11/2014

PREPARADO POR: Cedeño Anabelys, Córdoba Carla, Pérez Jair, Vega Lisleydis

Plasmar los conocimientos obtenidos en la materia de computadoras digitales en un proyecto al cual denominamos spider robot.

Fusionar la electrónica y lo digital para obtener una herramienta robótica que sea capaz de ayudarnos en cualquier situación que se presente en nuestro diario vivir.


En este proyecto nos basaremos en controlar un robot tipo araña, el cual podrá moverse en todas direcciones y además de eso posee diferentes tipos de sensores.

Tipos de sensores:a) Flamab) Humedadc) Temperaturad) Ultrasónico


Fig. 1) Sensor de Flama

Fig. 2) Sensor de Temperatura y Humedad

Fig. 3) Sensor Ultrasónico

Los datos provenientes de los diferentes tipos de sensores serán leídos por el arduino pro micro.


Fig. 5) Pines de Arduino PRO MICRO

Fig. 4) Arduino PRO MICRO

Para que este robot tipo araña realice los movimientos indicados cuenta con un integrado el cual contiene un puente H que nos permite el control de dos motores simultáneamente. Tiene voltaje del motor a parte del voltaje del microcontrolador.


Fig. 6) Integrado para el control de motores

Fig. 7) Descripción de los pines del integrado


Fig. 8) Esquemático del módulo para el control del motor


Fig. 9) Código en Arduino para el control de los motores.

a) SENSOR DE FLAMA

Este módulo puede detectar la llama y la fuente de luz con una longitud de onda de 760 nanómetros a 1100

nanómetros. Con 60 grados de ángulo de detección, alta sensibilidad para el

espectro de la llama.

b) SENSOR DE HUMEDAD Y TEMPERATURA

El DHT11 incorpora un sensor de humedad y temperatura complejo con una señal digital de salida calibrada. Garantiza una alta fiabilidad y una excelente estabilidad a largo plazo.

Para medir la humedad cuenta con un sensor tipo resistivo que trabaja correctamente entre los rangos indicados arriba (20% - aprox. 95%), y para la temperatura presenta un


Fig. 10) Rango de longitudes de una onda que puede detectar un sensor de flama.

sensor tipo NTC (0ºC – aprox. 50ºC). Cada sensor DHT11 está estrictamente calibrado en laboratorio, presentando una extrema precisión en la calibración de la humedad. Los coeficientes de calibración se almacenan como programas en la memoria OTP, que son utilizados por el proceso de detección de señal interna del sensor.

La interfaz que presenta de comunicación a través de un único hilo (protocolo 1-wire) hace que la integración de este sensor en nuestros proyectos sea rápida y fácil. Además presenta un tamaño reducido, así como un bajo consumo y la capacidad de transmitir la señal hasta 20 metros, indica que es una muy buena opción para diversos proyectos de medición.


Fig. 12) Esquema De conexión del Arduino con el Sensor de Humedad y Temperatura

c) SENSOR ULTRASÓNICO

Los sensores de ultrasonidos son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias de hasta 8m.

El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son

elaboradas en el aparato de valoración.


Fig. 13) Secuencia completa del protocolo 1-wire

Fig. 14) Funcionamiento del Sensor Ultrasónico PING


Fig. 15) Conexión del Arduino con el Sensor Ultrasónico

CÓDIGO EN ARDUINO PARA EL FUNCIONAMIENTO COMPLETO DE NUESTRO PROYECTO


FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA MECÁNICO DE EL ROBOT ARAÑA.

Cada pata tiene el mismo movimiento que consiste en estirar y empujarse hacia adelante. Consta de 8 patas las cuales se agrupan en juegos de 2, cada juego se mueve en dirección contraria uno del otro, por ejemplo cuando un juego está empujando para ir hacia adelante el otro juego trata de impulsarlo haciendo que exista un movimiento fluido.

Con esto logramos que nuestra araña robot pueda caminar rápido, ubicarse en diferentes lugares y tomar las medidas necesarias con los sensores.


Tiene dos cajas de engranajes que hace que con solo dos motores se pueda controlar las 8 patas, teniendo la facilidad de solo necesitar un puente H o un controlador de motores que tenga capacidad para dos canales, como los motores son chicos no necesitan mucha corriente para funcionar y por lo tanto no le exige al controlador de motores.


Caja de engranajes

para el motor

Diseño Y Construcción De La Aplicación Que Controla La Araña Robot

Para la construcción de esta aplicación se utilizó un programa en línea que se llama MIT App Inventor, el cual es totalmente gratis y es software libre lo que permite el diseño de muchas aplicaciones sin ninguna restricción. Este software se utiliza mediante el explorador en este caso Comodo Dragon entrando en la página http://ai2.appinventor.mit.edu/.

Fig.16) Al entrar en el link indicado arriba, se le pedirá una cuenta de google.

En ella se necesitara una cuenta de google, en caso de tenerla no es necesario abrir una nueva. Luego de escribir la contraseña le damos a Sign In y abre la página principal del software para editar proyectos, aparecerá un mesnaje de bienvenida, le damos clic en continue.


Clic aquí

Fig.2. Mensaje de bienvenida, hacer clic en continue.

http://ai2.appinventor.mit.edu/

Luego aparecerá la lista de proyectos que tengamos hechos.

Fig.17) Proyectos ya concretados.

Como ya tenemos la aplicación del control de la araña, le damos clic en Spider_Control.

Esto nos abrirá el proyecto y podemos editarlo, tanto en la parte de visualización como en la parte de la programación.

Fig.18) Entorno del programa


HACEMOS CLIC EN SPIDER_CONTROL

BOTÓN DE CONEXIÓN

BOTÓN DE SALIDA

BOTÓN DE INFORMACIÓN

HERRAMIENTAS DE DISEÑO

En esta parte del lado izquierdo de la pantalla nos saldrán las herramientas para el diseño de nuestra aplicación, esta contiene: label, textbox, imágenes, botones, chekbox, Slider, entre otros. Con estas herramientas se puede hacer una aplicación más amigable y que cualquiera la pueda manejar. En la figura 4 se puede apreciar la primera pantalla o la pantalla principal de la aplicación, en esta podemos encontrar botones de salida, de información y el botón que nos lleva a la pantalla donde se hace la conexión android-arduino, se envían datos y también se reciben datos mediante bluetooth.

Cada pantalla tiene su programación individual, en el caso de la pantalla inicial la programación es sencilla, se muestra a continuación.

Fig.19). a). Abre la ventana de conexión Android- Arduino; b). Cierra la aplicación; c). Abre la ventana de información.

Cuando le damos al botón de información se abre una ventana desde donde podemos acceder a toda la información referente al proyecto, como diagramas de conexión, protocolos de transmisión de datos, etc. En la figura 6 podemos observar las opciones que se presentan, cada opción es un botón que a la vez abrirá otra pantalla en donde aparecerá la información de lo seleccionado.


c)b)

a)

Fig.20) Opciones que se muestran en donde podemos escoger la información que queremos visualizar.

En caso que queramos ir directo a controlar la araña, hará falta hacer clic en el botón de conexión, con esta acción se abrirá una pantalla nueva que contiene los controles de dirección, los botones de control de cada sensor, los botones de encender y apagar las luces, el botón de conexión con arduino, el botón de desconexión y el botón de retorno a la pantalla principal.

Fig.21) Podemos observar en la imagen la pantalla completa del control sobre la araña, incluye los botones de dirección, los sensores, el botón “Buscar” que detecta dispositivos bluetooth activos que estén cerca para su conexión y envió de datos. Debajo se encuentran los botones de control de dirección, cada botón envía una señal cada vez que es pulsado, así que solo se moverá la araña si el botón permanece pulsado, cuando soltamos el botón la araña se detiene. Los botones que dicen “Luces ON” y “Luces OFF” controlan dos diodos led de color blanco que están en la parte delantera de la araña. El botón que dice “Flama” envía una señal al arduino indicándole que debe tomar una lectura del sensor y verificar si existe fuego delante del robot. Cuando tocamos el botón “Temperatura y Humedad” se


envía una señal al arduino y este devuelve una lectura de humedad relativa en porcentaje y otra de la temperatura del lugar en grados centígrados. El botón de “distancia” permite conocer la distancia que existe entre el robot y un objeto que se encuentre delante de él. El botón “Borrar datos recibidos” borra la información recibida por el arduino para mantener actualizados los datos que se reciben. El botón “Bluetooth OFF” permite la desconexión del android con el arduino.

Esta pantalla es la más completa en cuanto a programación ya que contiene el modo de conexión con el arduino y los datos que se enviaran para que el arduino actúe.

Fig.22) Programación por bloques para el control de la araña robot.

En la figura 22 se muestran los códigos necesarios tanto para la conexión como para el envío de datos. En este entorno la programación se realiza por bloques un bloque puede ser un if, un while, un for, etc. Es lo mismo que si lo escribiéramos solo que ya están hechos y solo se tienen que unir los que se necesitan.

Cada botón tiene una función o envía un dato específico, para que el arduino entienda la acción que debe realizar.


Solo queda exportar la aplicación a nuestra computadora, se descargara un archivo .apk que se debe guardar en la tarjeta SD del Smartphone o en la misma memoria interna, luego se busca y se instala y está lista para su uso.

Nota: el android debe aceptar aplicaciones de orígenes desconocidos.


Realizar este proyecto, aparte de llevar a la práctica los conocimientos obtenidos durante el semestre en la asignatura de computadoras digitales, nos permitió adquirir más experiencias con todo lo relacionado con cada uno de los sensores que componen este robot; así como con la programación de cada uno de ellos.

La utilización de una mini computadora como lo es la placa Arduino fue la base para el desarrollo de este proyecto. Lograr crear la interface del robot con nuestro celular para poder obtener la información proveniente de cada sensor allí en la pantalla de nuestro móvil y controlar este mini robot a distancia fue todo un logro para nosotros en el que pudimos poner a prueba conocimientos digitales, electrónicos, programables, mecánicos, en fin fue una serie de conocimientos adquiridos y que plasmamos en este útil robot en forma de araña al cual denominamos Spider Robot.


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