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Poniéndolo Expresión al ArduRobot

Bueno, ya era hora de poner una cabeza al ArduRobot. He aprovechado la anterior entrada para realizar una iniciación al control de un LCD con Arduino.

Como bien sabéis la placa que controla el Robot es un Arduino UNO y éste tiene sus salidas casi saturadas, por lo que para el control del LCD he tenido que utilizar otro controlador. Es el Arduino Nano.

Para que el ordenador me reconociese el Arduino Nano, he tenido que instalar unos driver exprofeso para esta placa (puede ser por que el procesador es Chino :)). Los Arduino Nano chinos suelen llevar el chip ch340 en vez el FTDI. En el Fórum de Arduino puedes encontrar más información al respecto

Le he dado muchas vueltas a que expresiones quería que tuviese el robot y al final he decidido que con cinco expresiones para empezar podría ser suficiente:

  • Normal
  • Triste
  • Feliz
  • Enfadado
  • Sorpresa

En el futuro dotaré al robot de más expresiones.

Para dotar de expresión al Robot, he utilizado la posibilidad que me ofrece la librería “Adafruit_GFX.h” de representar imágenes Bitmap. Más abajo podréis ver un ejemplo de un bitmap de una cara de sorpresa.

Con la impresora 3D he realizado una carcasa que utilizo para meter en su interior al Arduino Nano y la pantalla LCD.

Representación 3D de la Cabeza

Circuito Práctico.

Programa Arduino

Ejemplo del Código del PROGMEM CaraSorpresa

Fotos

Visión 3D del ArduRobot

Códigos Fuente

Cabeza_Robot.ino

Vídeo resumen:

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Pantalla LCD Nokia 5110

En esta entrada trataré de explicar como utilizar el LCD del Nokia 5110. Es una pantalla pequeñas, de 1.5″, pero tienen buena legibilidad. Su resolución es de 84 x 48 pixel, internamente emplea un controlador PCD8544 desarrollado por Philips, un controlador de bajo consumo diseñado para manejar pantallas monocromas de 48 filas y 84 columnas. Para mayor legibilidad estos displays suelen incorporar una luz trasera (back light).

Sus características se pueden encontrar aquí.

La configuración de pines que voy a utilizar es:

Número de Pin

Nombre de Pin Arduino Pin Función de Pin Notas

1

RST

3

Reset

10kΩ

2

CE

4

Chip Selection (Selección de chip)

10kΩ

3 DC 5

Data/Commands choice

10kΩ

4

DIN

6

Serial data in

10kΩ

5

CLK 7

Serial clock

10kΩ

6

VCC

3,3 Vcc

Positive power supply (Alimentación positiva) 2.7V a 3.3V

7

LIGHT

GND

LED backlight supply Conectar a GND para máximo brillo

8

GND

GND

Ground (Tierra)

Existen varias librerías que funcionan con este LCD. Aquí explicaremos la librería más común para este modelo, “ Adafruit PCD8544 Nokia 5110 LCD library “. Esta librería posee una gran variedad de gráficos, entre ellos círculos, líneas, cuadros, triángulos, además de varios tipos de fuentes y la posibilidad de imprimir imágenes como logos o figuras.

Esta librería requiere de la instalación adicional de la librería gráfica “ GFX “ para su utilización.

En la siguiente dirección podréis ver un resumen de algunos de los procedimientos que tiene la librería “Adafruit_GFX.h”.

Circuito Práctico.

Programa Arduino

Fotos

Plano general del Circuito

Detalle de la Pantalla LCD

Códigos Fuente

LCD_Nokia_5110.ino

Vídeo resumen:

Escudo de Ethernet W5100 – III

En este caso el control lo realizaré a través de una aplicación creada con “App Inventor”.

Como solo es un ejemplo he decidido realizar la implementación de tres salida digitales y dos entradas analógicas, simulando la temperatura de dos estancias de una casa.

La programación es muy fácil, para las salidas digítales, se trata de realizar un “Get” con uno de estos códigos:

  • OnXXX para encender la estancia
  • OffXXX para apagar la estancia

Módulo de Control de un Led con AppInventos.

Para las entradas analógicas simuladas, se implementa un “Web” dentro de la aplicación y se referencia a la dirección del servidor web (192.168.1.177).

Esquema de los LED

Circuito teórico

Circuito Práctico.

Programa Arduino

AppInventos

Aspecto Simulado

Captura de Pantalla desde un móvil

Archivo aia de AppInventor.

Casa_Domotica_I.aia

App de la Aplicación.

Casa_Domotica_I.apk

Códigos Fuente  Arduino

Ethetnet_AppInventor.ino

Vídeo resumen:

Escudo de Ethernet W5100 – I

Vamos a conectar un arduino duemilanove con un escudo Ethernet W5100 y realizaremos un servidor Web.

Cuando conectamos un Arduino Ethernet Shield en un Router, éste le asigna una dirección IP dentro de tu propia Red que se encuentre libre, es decir, una identificación que le permite diferenciar a tu Arduino del resto de ordenadores y demás elementos que tengas conectados a la red local de tu casa. Si no conocemos esa IP, el sistema dejará de funcionar. Para solucionar esto, lo que realizamos es asignarle mediante programación un IP conocida que se encuentre libre en nuestra Red Local con los siguientes pasos:

  1. Pulsa el botón de inicio.
  2. En la barra de búsquedas, escribe “cmd” y ejecuta el programa encontrado.
  3. Te habrá salido otra ventana de fondo negro.
  4. Escribe en ella “ipconfig”.
  5. Vamos a mirar si la dirección IP 192.168.1.177 se encuentra libre
  6. Escribe ping 192.168.1.177

ip_sin_ocupada

IP Libre

ip_ocupada

IP Ocupada

Todas los dispositivos que conectas a tu red poseen un número identificativo “MAC”, de cara a la red, es como su DNI. Al igual que la IP, no debe haber otro dispositivo con el mismo MAC. El MAC de tu Arduino puede ser fijado por ti, por defecto puede ser: byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }, salvo que tengas especial interés por utilizar otra.

Vamos a crear un página Web con seis enlaces, tres enlaces encenderán un LED, o otros tres lo apagarán de la siguiente forma:

  1. Cargamos las librerías y realizamos la asignaciones de la dirección IP, MAC y puerto del servidor.codigo_libreria_ip_mac
  2. Establecemos los pines de Salida para los LED
  3. Inicializamos la conexión Ethernet
  4. Creamos una conexión Cliente
  5. Creamos la página Web
  6. Y por último evaluamos si ha sido pulsado algún enlace

Esquema de los LED

semaforo_ethernet

Circuito teórico

semaforo_ethernert_bb

 

Circuito Práctico.

vista_general_02

Programa Arduino

codigo_ethernet

Página Web

pagina_web_led

Códigos Fuente  Arduino

ConexionEthernet.ino

Vídeo resumen:

 

Polímetro 2

Basándome en la entrada anterior, he construido una simulación de lo que podría ser un polímetro.

Las características son la siguientes:

Intensidad entro 0 y 5 A

Tensión entre 0 y 5 V

Resistencia, lo he dejado para un posterior cálculo, aunque basándose en la ley de Ohm la implementación es muy sencilla.

Desarrollo en Arduino.

Está basado en la entrada anterior (https://ardubasic.wordpress.com/2016/10/01/midiendo-intensidad/) y lo que hace es sacar la media de las medidas que realiza el sensor. Anteriormente el sensor debe estar calibrado.

codigo_medida

Desarrollo en Visual Basic

Está basado en la entrada (https://ardubasic.wordpress.com/2013/11/04/comunicacion-con-visual-basic/) . Lo que he realizado es una mejora del diseño y la introducción de un sensor medidor de intensidad. He aumentado a tres las lecturas y el registro de los datos utilizando lo explicado en la entrada ( https://ardubasic.wordpress.com/2015/11/01/exportando-a-excel-los-valores/ ).

Obtener datos

obtener_datos_arduino

Se realiza una escritura del carácter ASCII 10 para que el Arduino mande los datos. Leyéndolos la aplicación a continuación.

Representar en la Pantalla de Medida

representar_en_pantalla

Dependiendo de la escala y el parámetro que hemos seleccionado, realiza la representación en pantalla.

Representación Gráfica.

representar_graficamente

Se realizan los cálculos para que la representación se realice entre unos puntos definidos.

Configuración del SerialPort.

serialport

En el cuadro verde, señalo el puerto de comunicación de la aplicación con Arduino.

En el cuadro azul, señalo el parámetro “DtrEnable” que debe ser True para el Arduino Leonardo, si no se realiza así, hay problemas en la comunicación, envía datos pero no recibe. Si es otra placa distinta esta última consideración, no se tiene que tener en cuenta.

Código Arduino

codigo_arduino

Circuito Teórico

polimetro_2_bb

Fotos

tension

Midiendo tensión y registrando los datos

intensidad

Midiendo Intensidad y registrando los datos

Código Fuente  Arduino Completo

Polímetro_2.ino

Proyecto VB 2015

Polímetro_Arduino.zip

Vídeo resumen:

 

 

 

Midiendo Intensidad

En esta entrada realizaremos medidas de intensidad a través del sensor  ACS712 – 5A, dicho sensor internamente trabaja con un sensor de “Efecto Hall” que detecta el campo magnético que se produce por inducción de la corriente que circula por la línea que se está midiendo y nos entrega un voltaje proporcional a la corriente.

Edwin Hall(1855-1938) descubrió que si por una fina lámina de oro circula una corriente y se le aplica un campo magnético elevado perpendicular al movimiento de las cargas, aparece una separación de cargas que da lugar a un campo eléctrico en el interior de la lámina, perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magnético aplicado, a este campo eléctrico se le denomina “Voltaje Hall”

   voltaje_hall

En el mercado podemos encontrar el ACS712 para diferentes rangos de intensidad:

rango_asc712

El sensor necesita alimentación de +5v y este nos entrega un valor de +2.5 voltios más una tensión proporcional a la intensidad que circula por él, con una relación lineal entre la salida de voltaje del sensor y la corriente. Dicha relación es una línea recta donde la pendiente es la sensibilidad y la intersección en el eje Y es 2.5 voltios. La ecuación de la recta seria la siguiente:

Tensión de Salida del Sensor = Sensibilidad * Intensidad que Circula + 2.5

de donde se despeja que:

Intensidad=(Tensión de Salida del Sensor -2.5)/Sensibilida

Circuito ACS712

esquema_acs712

Sensor

sensor_acs712-5a

Calibración del punto intensidad cero sin carga.

Para realizar el calibrado inicial del punto cero (sin carga) realizaremos un programa que en ausencia de intensidad debería de dar una salida de 2.5 v.

Para evitar ruido, realiza 1.000 medidas y luego realizo la media.

codigo_calibrando

 

Pero como se puede observar el valor es ligeramente superior 2.503 v

calibrado_sensor

Calibrando la sensibilidad del Sensor.

Como hemos dicho anteriormente el sensor responde a una ecuación de la resta con una pendiente que es el valor de la sensibilidad, pues bien calculando dos valores, seremos capaces de calcular la pendiente de la recta con la formula siguiente:

Sensibilidad del sensor = (V1-V0)/(I1-I0)

Para realizar el ensayo coloco una carga de aproximadamente 230 mA y realiza una nueva medida con el programa anterior, obteniendo los siguientes resultados:

calibrado_sensor_carga_230ma

Con estos valores calculamos la pendiente.

Sensibilidad del sensor = (2.530-2.503)/(230-0)=0.117

Sensibilidad=0.117 V/A

Realizando Mediciones

Circuito teórico

medir-intensidad_bb

Circuito Práctico.

vista_general

Medida del Polímetro

polimetro

Medida del Sensor

midiendo_sensor

No se varia mucho de lo que hemos medido con el polímetro, aunque para ser sinceros, para obtener unos resultados aceptables hay que realizar una calibración cada vez que realicemos la medida.

Código del Programa de Medida

codigo_midiendo

Códigos Fuente  Arduino Completo

Calibrando_sensor.ino

Midiendo_Intensidad.ino

Vídeo resumen:

 

 

 

Movimiento de Brazos

He tardado un poco en publicar esta entrada pero por problemas de recepción de los servos y el periodo vacacional no ha sido posible antes.

Por fin el ArduRobot ya mueve los brazos pero al hacerlo tiene problemas de estabilidad, por lo que he tenido que ponerle unos zapatos un poco más grandes y el problema se ha solucionado.

Como la calidad de los servos es la que es, he diseñado una rutina para mover los brazos que realiza el movimiento en diez submovimientos, con lo que mejora la respuesta y los servos sufren meno.

Rutina de Movimientos de los brazos.

Rutina_SubMovimientos

 

Fotos

Frente

Frontal

Perfil

Perfil

DSC_2193

Zapatos Nuevos

Video:

 

 

Midiendo Sensores

He decidido dotar al ArduRover de tres entradas analógicas para poder medir y representar sensores externo que se conecten a él.

Es una evolución de la anterior entrada. En esta ocasión, doto al programa de un panel de configuración, para que se pueda personalizar las medidas que se realicen.

Configuración

Como podemos ver se puede configurar el nombre del sensor a representar, el valor de aviso(por si queremos que al llegar a un valor dado nos avise), si se representa o no, el valor máximo en la escala y un último valor que ajustará los valores recibidos a una escala real de medición.

Si conectásemos el sensor siguiente, el valor de conversión sería -> 0.4882

lm35.png

Continuamos con la posibilidad de almacenar los valores en una hoja de Excel, para su posterior análisis.

La programación con VB es casi idéntica al realizado en la entrada “Conociendo el Estado de los Sensores” y el posterior “ Exportando a Excel los valores”  con unos pequeños ajustes para parametrizar las medidas.

Una mejora que puede dar muy buen resultado es realizar una media de diez mediciones antes de enviar el valor desde Arduino a la aplicación, con esta minimizamos parte de los errores por ruido.

Esquema Práctico del Sensor LM35:

Medir_Temperaturas_Sensor

Esquema Práctico de las Entradas Analógicas:

Esquema_Practico

Lista de Piezas

Dibujo de la Pieza Nombre Nº Piezas
Hembra Soporte Hembra 1
Macho Soporte Macho 1
Pasamuros Porta Soporte 2

 

Extracto del Programa Arduino:

codigo_Arduino

 

 

Fotos:

Arriba_01

Vista SuperiorArriba_02

Detalle con sensores

frontal_01

Primer plano

VB_01

Visión General del Programa

Configuración

Detalle del Panel de Configuración

Código Fuente  Arduino Completo

Midiendo.ino

Proyecto VB 2015

Sensores de Entrada.zip

Vídeo resumen:

 

 

 

 

 

 

ArduRobot – Equilibrios

Esta entrada es continuación de la anterior (Arduino – Primeros Pasos).

He aumentado la superficie de apoyo, y le he puesto unos zapatos para dar mayor estabilidad.

He creado un cuerpo y en su interior he alojado el paquete de pilar y el “Arduino”; es una versión preliminar para ver la posible configuración final. Cuando sea definitivo publicare las piezas en 3D para poder reproducirlo.

Como se puede observar lleva dos servos laterales que serán utilizados para los brazos y un servo superior que será para la cabeza.

Procedimiento del movimiento 90º Pierna

Procedimiento_Cadera_Tobillos_90

Fotos

Modelado_3D

Modelado 3D

Frontal

ArduRobot de Frente

Perfil_01

ArduRobot de Perfil

Perfil_trasero

Perfil Trasero

Sentado

Sentado

Código Fuente  Arduino Completo

Equilibrios.ino

Vídeo resumen:

 

 

ArduRover puede Seguir Líneas

¿Qué pretendo realizar?

Básicamente lo que pretendo realizar es que el Rover sea capaz de desplazarse a lo largo de una línea de un color negro diferente al fondo blanco, para ello he colocado cuatro sensores, de los que en principio solo utilizaré dos.

El funcionamiento básicamente consta de tres ordenes y son las siguientes:

BD14866_ Los dos sensores están sobre la línea, avanzamos

BD14866_ El sensor de la derecha ha salido de la línea, giramos hacia la izquierda

BD14866_ El sensor de la izquierda ha salido de la línea, giramos hacia la derecha

BD14866_ Los dos sensores están fuera de la línea, sigue con lo que estabas realizando.

Teoria_Sigue_lineas

Para ampliar información – pulsa aquí

Lista de Piezas

Dibujo de la Pieza Nombre Nº Piezas
Soporte_CNY70 Soporte CNY70 1
Porta_Soperte_CNY70 Porta Soporte 2

 

Bloque Sigue Líneas

Metodo_SigueLineas

Esquema Parcial Teórico:

Circuito_ArduRover_Sigue_Lineas

Esquema Práctico Simplificado:

Extracto_Placa_1_ArduRover_XI

Extracto del Programa Arduino:

Codigo_ArduroverXI

Fotos:

Frontal

Frontal

Detalle_DelanteroSC_1939

Detalle Frontal

Panza

Panza

Detalle_Panza

Detalle Panza

Código fuente Completo

ArduRover_Sigue_Lineas.ino

APP de Proyecto:

ArduRover_XI.apk

Ficha del Proyecto:

ArduRover_XI_Sigue_Linea_Ficha_39

Vídeo resumen: