Rover-002

Se trata de una plataforma robótica controlada a través de una red wifi. El vehículo actua como un servidor web y cuando nos conectamos nos retorna una página web con unos botones que nos permite su control, tiene la posibilidad de funcionar en modo manual o modo autónomo; en modo autónomo él mismo detecta los obstáculos y cambia la dirección para no chocar con ellos, buscando siempre la dirección de mayor recorrido sin obstáculos. Sobre la plataforma se pueden ubicar difirentes elementos o dispositivos para efectuar tareas determinadas. Al funcionar a través de una red TCP/IP se puede contrlorar remotamente desde internet.

Se pueden distinguir cuatro partes que constituyen el vehículo:

– Mecánica

– Electrónica

– Comunicaciones

– Programación

MECANICA

Está formada por el chasis, con elementos de plástico ABS y aluminio;  y cuatro motores , uno por cada rueda. El giro se realiza rotando las ruedas de un lado en un sentido, y las del otro lado en sentido contrario. Los motores están alimentados por dos baterías en paralelo de 11,1v; estas baterias suministran también la electricidad a los dos LED’s frontales (luz blanca) y los dos LED’s posteriores (luz roja).

ELECTRONICA

La electrónica del vehículo se compone de la placa Arduino MEGA 2560, el Arduino Motor shield y el Arduino Ethernet shield. Sobre la placa MEGA 2560 reside toda la programación del coche y las conexiones con todos los componentes electrónicos del vehículo, el Motor shield suministra la potencia necesaria a los motores y el Ethernet shield está conectado a un router que genera una red wifi, propia del vehículo, que permite la comunicación a través de la red de cualquier dispositivo electrónico con el coche. Todo el sistema esta alimentado por una batería de 7,4v.

Por otro lado el vehículo lleva incorporados los siguientes dispositivos:

– LED’s: frontales (blancos) y posteriores (rojos) de iluminación.

– Sensores de distancia de ultrasonidos (x4): uno frontal, dos laterales y uno posterior. El frontal y el posterior detienen el coche si está a punto de chocar con algún objeto. Los dos laterales rectifican la dirección de avance para evitar la colisión, y no detienen su movimiento.

– Cámara IP: envia imágenes a través de la página web cuando establecemos la comunicación con el coche. Se puede controlar la dirección mediante dos servomotores que controlan la posición azimut/altitud (pan/tilt) de la cámara.

– Puntero laser: Al ser activado emite una luz laser que sirve como punto de referencia, su dirección está asociada al movimiento de la cámara IP.

– Sensor de distancia laser: Incrementa la sensibilidad en la detección de objetos actuando conjuntamente con los sensores de ultrasonidos. En el modo autónomo su sistema de detección de distancias determina la dirección que debe tomar el vehículo para seguir su movimiento, el sensor está ubicado en el sistema móvil azimut/altitud y efectúa cinco lecturas de distancia, la dirección que presenta una mayor distáncia sin obstáculos es la que tomará el vehículo.

– Servomotor (x2): Controlan el movimiento azimut/altitud de una estructura en la cual se encuentra ubicada la cámara (permitiendo controlar la visión de la cámara), el puntero laser y el sensor de distancia laser.

– Convertidor DC(7,5v)-DC(5v): Suministra 5v de tensión alos dos servos, a los cuatro sensores de ultrasonidos y al sensor laser.

COMUNICACIONES

La comunicación se realiza mediante el protocolo TCP/IP, a través de una conexión Ethernet. Esto hace posible que el vehículo sea accesible desde Internet; permitiendo ubicar el coche en algún lugar desplazado e igualmente controlar su movimiento remotamente. El vehículo tiene asignada una dirección IP y actua como servidor web, cuando nos conectamos retorna un formulario mediante el cual le podemos indicar las ordenes al vehículo. El sistema de comunicaciones está constituido por:

– Shield Arduino Ethernet.

– Switch de cinco puertos ethernet, permite la posibilidad de conectar diversos dispositivos a la red vía ethernet.

– Router,genera la red wifi.

– Bateria (powerbank), alimenta todo el sistema de comunicaciones, y también la cámara.

PROGRAMACION

La programación del coche ha implicado dos aspectos fundamentales.Por un lado la programación de la tarjeta Arduino, configuración de las definiciones, programación de las comunicaciones y programación del funcionamiento de los motores y dispositivos electrónicos.Por otro lado la configuración de la página web (formulario HTML) que retorna el vehículo cuando nos conectamos a él, el código HTML se encuentra incorporado en el propio programa de la tarjeta Arduino.

Se ha desarrollado también una aplicación en Processing que establece una comunicación UDP con el vehículo. La aplicación dispone de dos barras de desplazamiento para controlar los dos servomotores y de esta manera disponer de mayor flexibilidad para orientar la cámara; igualmente se orienta el sensor laser, de modo que se aprovecha para generar un diagrama de distancia al objeto más cercano, al mismo tiempo que envia un valor numérico en centímetros de la distancia a dicho objeto. La aplicación dispone también de un botón «camara» que abre una ventana (independiente de la aplicación html) donde se visualiza la imagen que enfoca la cámara.

FUNCIONAMIENTO

Para poner en funcionamiento el vehículo debemos conectar por un lado electronica del coche, por otro lado los motores, por otro lado las comunicaciones y finalmente la cámara. Para controlar el coche deberemos conectarnos a la red wifi, y posteriormente mediante un navegador conectarnos a la dirección IP del servidor (la placa Arduino actua como servidor web). La respuesta del servidor es una pagina web con unos botones que nos permitirá enviar ordenes al coche. La página dispone de un marco donde aparece la imagen captada por la cámara. Los sensores de ultrasonidos detenienen el coche en caso que se vaya a producir una colisión o rectifican su dirección. El botón autonomo permite al vehículo desplazarse sin la intervención humana, de manera que el propio coche se encarga de evitar los obstaculos y seguir la dirección más apropiada; para recuperar el control del coche hay que pulsar el botón manual.Los botones para enviar instrucciones al coche son:

MANUAL

AUTONOMO

Luz ON/OFF

Laser ON/OFF

Dirección IZQUIERDA/DERECHA/ADELANTE/ATRAS/PARAR

Movimiento cámara AZIMUT/ALTURA

ESTADO DEL VEHICULO

VIDEO DE FUNCIONAMIENTO

Rover-002