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  1. 1. 1 CCAPITULO I, 4Clasificación de los Robots, 7COMUNICACION INALÁMBRICA Y PROTOCOLO XBEE, 23 Eerrores, 15 IIntroduccion, 2INTRODUCCIÓN, 2, Véase LLA ROBOTICA, 4 Mmetodos, 16
  2. 2. -2- INTRODUCCIÓNLos avances en robótica indican que en los últimos años se ha presentado lanecesidad de desarrollar tecnología que reemplace al ser humano en ciertas
  3. 3. -3-actividades, especialmente cuando trabaja en áreas de alto riesgo, de difícil acceso osimplemente para facilitar y agilizar el trabajo monótono.Darle autonomía a un robot significa dotarle de características que lo hacenparticularmente interesante. Estas tienen que ver con las cualidades del entorno en elque los robots deben llevar a cabo la tarea, y las características de la tarea en símisma: el entorno es altamente dinámico; esto exige obtener respuestas en tiemposmuy cortos, dar solución a un conjunto de limitantes constituye una tarea ardua derecolección de datos y estimación de la información entregada por diversosdispositivos, como el uso de sensores.Surge la necesidad de implementar sistemas que permitan tomar decisionesinteligentes para realizar las diferentes acciones en un entorno determinado, sin queesto afecte el desempeño del resto de los dispositivos que componen dicho entorno.Se pretende diseñar e implementar un sistema prototipo de posicionamientoodométrico inalámbrico es decir utilizando sensores propioseptivos, para un robotmóvil que permita simplificar el trabajo en varias actividades como: transportación demateriales peligrosos de un departamento a otro, transportación de documentos,monitoreo de lugares, etc., sin necesidad de la intervención adicional de un operariohumano, dichas actividades deben cumplir con las siguientes precisiones: el robotmóvil deberá desenvolverse en una superficie regular y plana, tendrá un área decobertura limitada (de acuerdo al alcance del módulo transmisor y receptor), deberáconocer el entorno estructurado en donde se desenvolverá y sin conocimiento de losposibles obstáculos que se encuentren en el trayecto, enviará constantementeinformación referente a su posición, durante el recorrido y hasta culminar sutrayectoria, dicha trayectoria será determinada con anterioridad en un PC, la
  4. 4. -4-demostración del prototipo se realizará en el laboratorios de la Escuela de IngenieríaElectrónica de la ESPOCH.La investigación permitirá a cualquier tipo de empresa integrar tecnologías quepermitan tomar decisiones inteligentes en tiempo real minimizando incluso el tiempode realización de procesos.Este tipo de tecnología no es muy compleja de implementar, y los costos sonrelativamente bajos comparado con otras tecnologías. CAPITULO I LA ROBOTICA1.1 GeneralidadesLa historia del ser humano se basa en un proceso de creatividad de algunos seresanónimos, incomprendidos en su momento, pero que lograron saltos cualitativos en lahistoria del conocimiento. La historia de la robótica ha estado unida a la construcción
  5. 5. -5-de aparatos y maquinarias, que trataban de plasmar el deseo humano de crear seresque lo descargasen del trabajo.Carlos Chapek un escritor checo, incorporó en 1921 el término "Robot" en su obradramática "Rossums Universal Robots / R.U.R.", a partir de la palabra checa robota,que significa servidumbre o trabajo forzado.El término robótica es recalcado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudiaa los robots. Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficciónel hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con elpoder, o simplemente aliviando de las labores caseras.1.1.1 Historia de la RobóticaA lo largo de la historia el hombre ha sacado provecho de un sinnúmero deaplicaciones robóticas desde tiempos remotos; a continuación algunos de estosejemplos. Tabla 1 La Robótica en la Historia Fecha Importancia Nombre Inventor del robotSiglo I A. Descripciones de más de 100 Ctesibius de C. y máquinas y autómatas, incluyendo un Alexandria, Filón de antes artefacto con fuego, un órgano de Bizancio, Herón de viento, operado mediante una Alexandria, y otros moneda y a vapor, en neumática y Autómata de Herón de Alexandria 1206 Primer robot humanoide programable Barco con Al-Jazari cuatro músicos
  6. 6. -6- robotizadosc. 1495 Diseño de un robot humanoide Caballero Leonardo da Vinci mecánico 1738 Pato mecánico capaz de comer, Digesting Jacques de agitar sus alas y excretar. Duck Vaucanson 1800s Juguetes mecánicos japoneses que Juguetes Hisashige Tanaka sirven té, disparan flechas y pintan. Karakuri 1921 Rossums Karel Čapek Aparece el primer autómata de ficción Universal llamado "robot", aparece en R.U.R. Robots 1930s Se exhibe un robot humanoide en la Elektro Westinghouse Worlds Fairs entre: 1939 y 1940 Electric Corporation La Robótica en la Historia (Continuación) 1948 Exhibición de un robot con Elsie y Elmer William Grey Walter comportamiento biológico simple 1956 Primer robot comercial, de la Unimate George Devol compañía Unimation fundada por George Devol y Joseph Engelberger, basada en una patente de Devol 1961 Se instala el primer robot industrial Unimate George Devol 1963 Primer robot "palletizing" Palletizer Fuji Yusoki Kogyo 1973 Primer robot con seis ejes Famulus KUKA Robot Group electromecánicos 1975 Brazo manipulador programable PUMA Victor Scheinman universal, un producto de UnimationFuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B3tica
  7. 7. -7-1.1.2 Definición de RobóticaLa Robótica es la ciencia y la tecnología de los robots, se ocupa del diseño,manufactura y aplicaciones de los robots. Es un conjunto de métodos y mediosderivados de la informática cuyo objetivo de estudio concierne la concepción, laprogramación y la puesta en práctica de mecanismos automáticos que puedensustituir al ser humano para efectuar operaciones reguladoras de orden intelectual,motor y sensorial. La robótica es una tecnología multidisciplinar ya que tomaconceptos provenientes de diversos dominios del conocimiento: Mecánica, Física,Matemáticas, Cinemática, Geometría, Electrónica, Electricidad, Informática, etc. Otrasáreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables y lasmáquinas de estados.1.1.3 Clasificación de los RobotsSegún su área o campo de aplicaciónRobots Físicos Robótica Industrial: Es la parte de la Ingeniería que se dedica a la construcción de máquinas capaces de realizar tareas mecánicas y repetitivas de una manera muy eficiente y con costes reducidos. Robótica de Servicio: Es la parte de la Ingeniería que se centra en el diseño y construcción de máquinas capaces de proporcionar servicios directamente a los miembros que forman sociedad. Robótica Inteligente: Son robots capaces de desarrollar tareas que, desarrolladas en un ser humano, requieren el uso de su capacidad de razonamiento.
  8. 8. -8- Robótica Humanoide: Es la parte de la ingeniería que se dedica al desarrollo de sistemas robotizados para imitar determinadas peculiaridades del ser humano.Robots Software Robótica de Exploración: Es la parte de la Ingeniería del Software que se encarga de desarrollar programas capaces de explorar documentos en busca de determinados contenidos. Existen diversos servicios en Internet dedicados a esta parcela de la robótica.Según su ConstrucciónRobots Terrestres Con Ruedas: Ruedas: La rueda es un método altamente probado y muy eficiente en superficies homogéneas poco inclinadas. Los robots con ruedas pueden transportar una carga que es relativamente mayor, respecto de sus contrapartes cuyo sistema de locomoción se basa en patas. La principal desventaja de las ruedas es su empleo en terrenos irregulares Fig. 1 Robot Móvil con ruedasFuente: www.foxitsoftware.com
  9. 9. -9- Fig. 2 Robot tipo orugaFuente: www.foxitsoftware.com Con Patas: son, evidentemente, un mecanismo producto de un enfoque biológico, por ello el desarrollo de la biorobótica. Sus ventajas, entre otras, son la adaptabilidad al terreno y la posibilidad de omnidireccionalidad. Se puede tener robots de una pata hasta ocho patas en aplicaciones industriales, comerciales y exploratorias, entre otras. Fig. 3 Robot de cuatro patasFuente: www.foxitsoftware.com
  10. 10. - 10 - Fig. 4 HexápodoFuente: /www.foxitsoftware.com Fig. 5 El robot ápodo CUBE 2.0Fuente: /www.foxitsoftware.com1.1.3.1 AplicaciónDomobotLos domobots son microbots (robots móviles con micro controlador) domóticos(conectados a una red de automatización doméstica).Están conectados a un controlador domótico (un ordenador o un dispositivo autónomosin necesidad de ordenador) mediante cable (puerto USB o Firewire) oinalámbricamente (generalmente un puerto WIFI).
  11. 11. - 11 -Se utilizan principalmente en las tareas del hogar (home care), como aspiradores,transportadores de objetos dentro de la casa para el lavado, planchado...No es lo mismo un robot doméstico que un Domobot. ROOMBA es un robotdoméstico, pero no es un Domobot debido a que no tiene un puerto para conectarlo ala red domótica (p.e. un puerto WIFI o USB ).En definitiva, la domobótica es un cruce entre la microbótica y la domótica
  12. 12. - 12 - CAPITULO II LA ODOMETRÍA2.1 DefiniciónLa posición del robot respecto a un sistema de referencia inicial es uno de losparámetros más importantes de los que debe disponer un robot móvil.Se conoce como "Odometría" a las técnicas de posicionamiento que empleaninformación de sensores propioceptivos (aquéllos que adquieren datos del propiosistema), para obtener una aproximación de la posición real a la que se encuentra unsistema móvil, en un determinado instante, respecto a un sistema de referencia inicial.Es el método de navegación más usado en el posicionamiento de robots móviles, es laestimación del movimiento de un vehículo tomando como base la rotación de susruedas. Las mediciones se calculan incrementalmente, lo que involucra la existencia
  13. 13. - 13 -inevitable de un error. Este error incrementa proporcionalmente con la distanciarecorrida por el vehículo.Se basa en ruedas de medida y modelos de contacto, utilización de sensoresinerciales, como acelerómetros y giróscopos y de mediciones internas del robot. Loselementos son simples de implementar. Entre los elementos para este tipo detécnica de posicionamiento, están los encoders, los CIR y potenciómetros lineales.Estos elementos presentan varios problemas de exactitud ante la presencia dedeslizamiento en sus ruedas y desacople mecánico.La Odometría es un método muy utilizado por su bajo coste, elevada frecuencia decálculo y buena precisión a corto plazo.En general, como se puede apreciar en la figura siguiente son suficientes tresparámetros (X, Y, θ) para conocer la posición de un sistema móvil: posición respecto aleje "x", respecto al eje "y" ángulo respecto al eje "x". Parámetros de Odometría Fuente: http://optimus.meleeisland.net/
  14. 14. - 14 -Es capaz de conocer su posición actual a partir de la distancia recorrida por cada unade sus ruedas. Para ello, accede regularmente a las lecturas de los encoders paradeterminar cuál ha sido el desplazamiento lineal de cada una de las ruedas.La odometría tiene la ventaja que no es capaz de proveer al robot una estimación desu posición.2.2 Ecuaciones Utilizadas en la OdometríaConsiderando la precisión de los encoders o sensores, P, la distancia entre ruedas, B,y el valor de los acumuladores de los encoders izquierdo y derecho, Tl y Trrespectivamente, se calcula el desplazamiento lineal (en mm) realizado por cadarueda: Dl = Tl * P Dr = Tr * PEl desplazamiento realizado por el punto medio del eje imaginario que une las dosruedas se calcula como (en mm): Dc = (Dl + Dr) / 2El valor del ángulo de giro que se produce cuando las ruedas giran a distintasvelocidades se calcula como (en radianes): Dθ = (Dr - Dl) / BA partir de la posición en el instante actual, t, (Xt, Yt, θt) se calcula la posición en elinstante siguiente, t+1, de la siguiente forma: θt+1 = θt + Dθ Xt+1 = Xt + Dc * cos(θt+1) Yt+1 = Yt + Dc * sin(θt+1)
  15. 15. - 15 -2.3 Errores de Odometría sistemáticos y no sistemáticos2.3.1 Errores Sistemáticos: Utilizar ruedas con diámetro diferente El diámetro real de las ruedas difiere del diámetro nominal Mala alineación de las ruedas La base de la rueda real difiere de la nominal Resolución finita del encoger Frecuencia de muestreo finita2.3.2 Errores no sistemáticos Viajar a través de superficies irregulares Viajar y encontrar objetos inesperados en la superficie Derrape de las ruedas atribuible a: Pisos resbaladizos Sobre-aceleración Patinar/derrapar Fuerzas externas (interacción con cuerpos externos) Fuerzas internas (rodamiento de ruedecillas) Perder el contacto de las ruedas con el pisoLos errores sistemáticos son realmente importantes, ya que se acumulanconstantemente, entonces, es importante detectar si un error es sistemático o no, paraasí lograr reducir el error de odometría que se acumula. Por ejemplo, en muchassuperficies interiores lisas, el error sistemático contribuye mucho más a aumentar elerror de odometría que los errores no sistemáticos.
  16. 16. - 16 -2.4 Métodos de LocalizaciónMétodo sencillo para estimación de posición basado en sensores de medición de girode rueda (≡ longitud de paso en un robot humanoide)Posición + postura actual = acumulación de desplazamientos (integración de camino)Robot con tracción diferencialRobótica móvil (robots con ruedas)
  17. 17. - 17 -Menos grados de libertad [como mucho (x,y, θ)] ⇒ problema más sencillo además:menor velocidad ⇒ dinámica no es relevanteRobots pueden girar en el sitio (tracción diferencial robot es un punto ⇒ configuración= (x,y) “hinchar” obstáculos en el radio del robot para compensar2.5 APLICACIONES2.5.1 Robótica AutónomaLa Robótica Autónoma es el área de la Robótica que desarrolla robots capaces dedesplazarse y actuar sin intervención humana. Para ello el robot debe percibir suentorno y actuar de forma adecuada, además de llevar a cabo su tarea.La Robótica ha tenido grandes avances en entornos estructurados, en los que elcontrolador del robot puede tener un mapa detallado de su entorno. Conforme decreceel grado de estructuración del entorno las tareas se tornan más complejas. Esto ocurrecuando el robot es móvil y debe tener información de su posición en el mapa interno.Los mecanismos pueden ser absolutos o relativos, por ejemplo, usando GPS yodometría, respectivamente.En entornos no estructurados la solución a través de mapa no es viable, por lo que setoman caminos en los que no se usa la Inteligencia Artificial clásica, con un controlcentralizado, sino la Inteligencia Artificial basada en Multiagentes (originaria en eltrabajo de Rodney Brooks y su arquitectura de subsunción), o en planteamientosconexionistas usando redes neuronales. La disciplina que usa Algoritmos Genéticospara evolucionar Redes Neuronales se denomina Robótica Evolutiva.
  18. 18. - 18 -2.5.2 Robótica MóvilLos robots móviles son una herramienta eficiente para realizar el transporte en losprocesos de fabricación flexible. Los sistemas de posicionamiento y de guiado queincorporan permiten su funcionamiento autónomo. Los métodos de posicionamiento derobots móviles se clasifican en dos grupos posicionamiento relativo y posicionamientoabsoluto. Los primeros calculan la posición y la orientación del robot a partir de unaconfiguración inicial conocida, este es el caso de la Odometría y la navegación inercial.Los métodos de posicionamiento absoluto utilizan marcas distribuidas en el entorno detrabajo del robot para determinar su localización absoluta.Estas técnicas son más fiables pero resultan más lentas. En la mayoría deaplicaciones se combina la Odometría con un método absoluto para reducirperiódicamente el error. En robótica móvil, es necesario planificar movimientosconcretos y controlarlos para garantizar trayectorias seguras y precisas, lo cualconllevan a enfrentar diversos problemas entre los que se destaca el seguimiento decaminos que, para los vehículos con ruedas, se determina teniendo en cuenta laposición y la orientación actual del vehículo con respecto a un trayecto y coordenadasa seguir . Definir que dispositivos se pueden utilizar al posicionar un robot en suentorno, requiere considerar los siguientes aspectos:Resolución espacial: concebido como el más pequeño incremento del movimientoen el que el robot puede dividir su volumen de trabajo. Depende fundamentalmente dedos factores: la resolución de sistema de control y las inexactitudes mecánicas delrobot.
  19. 19. - 19 -Exactitud: Definida como la capacidad del robot para conseguir un punto de destinodeterminado.Los sistemas convencionales utilizan diversas técnicas para obtener la orientación yposición de un robot, se destacan: La Odometría, el posicionamiento absoluto basadoen marcas o balizas, sistemas radiogoniométricos y GPS; los cuales requierenconocer tanto los requerimientos del robot móvil como las propiedades del entorno2.5.2.1 Navegación en Robots MóvilesEl robot móvil se caracteriza por realizar una serie de desplazamientos (navegación) ypor llevar a cabo una interacción con distintos elementos de su entorno de trabajo(operación), que implican el cumplimiento de una serie de objetivos impuestos segúncierta especificación. Así, formalmente el concepto de misión en el ámbito de losrobots móviles (Levi, 1.987) se define como la realización conjunta de una serie deobjetivos de navegación y operación. El robot móvil debe poseer una arquitectura quecoordine los distintos elementos de a bordo.Sistema sensorialControl de movimiento y operación de forma correcta y eficaz para la realización deuna misión. El diseño de esta arquitectura depende mucho de su aplicación enparticular, pero un esquema básico de los principales módulos que la componen y lainteracción que existe entre los mismos es el presentado en la figura:
  20. 20. - 20 - Arquitectura necesaria en un robot móvil para realizar una misión.Fuente: http://nsl.csie.nctu.edu.tw/NCTUnsReferences/mv05-georouting.pdfEn la fig. xxxxx, se presenta un módulo de control de misión dedicado a coordinar alcontrolador de desplazamientos (control de navegación) con el controlador delelemento que interacciona con el entorno de trabajo.Etapas:Control de MisiónControl de NavegaciónControl de OperaciónEspecificación de la misiónEsta coordinación debe efectuarse de forma perfecta para cumplir los objetivosimpuestos por la misión, definida de acuerdo con ciertas especificaciones de entrada.Formalmente, el control de misión debe analizar el problema y encontrar unaestrategia para resolverlo.El problema de la navegación se divide en las siguientes cuatro etapas:
  21. 21. - 21 -Percepción del mundo: Mediante el uso de sensores externos, creación de un mapao modelo del entorno donde se desarrollará la tarea de navegación.Planificación de la ruta: Crea una secuencia ordenada de objetivos o sub metas quedeben ser alcanzadas por el vehículo. Esta secuencia se calcula utilizando el modelo omapa de entorno, la descripción de la tarea que debe realizar y algún tipo deprocedimiento estratégico.Generación del camino: En primer lugar define una función continua que interpola lasecuencia de objetivos construida por el planificador.Posteriormente procede a la discretización de la misma a fin de generar el camino.Seguimiento del camino: Efectúa el desplazamiento del vehículo, según el caminogenerado mediante el adecuado control de los actuadores del vehículo (Martínez,1.994).Las tareas involucradas en la navegación de un robot móvil son: La percepción del entorno a través de sus sensores, de modo que le permita crear una abstracción del mundo; La planificación de una trayectoria libre de obstáculos, para alcanzar el punto destino seleccionado. El guiado del vehículo a través de la referencia construida.De forma simultánea, el vehículo puede interaccionar con ciertos elementos delentorno. El problema de la navegación para un robot móvil se define como: Dado un
  22. 22. - 22 -punto de partida A alcanzar el (los) punto(s) de destino B (B1,B2,...) utilizando suconocimiento [el del robot] y la información sensorial que recibe [el robot].La navegación implica resolver sub problemas a nivel de: Interpretar los datos que le suministra sus sensores para extraer información útil. PERCEPCIÓN Gestionar sus actuadores para conseguir la LOCALIZACIÓN trayectoria deseada. ... el robot debe ser capaz de ... PLANIFICACIÓN Determinar su posición en el entorno. CONTROL DE MOVIMIENTO Decidir cómo actuar para alcanzar el objetivo Sub problemas de la navegación móvilFuente: http://nsl.csie.nctu.edu.tw/NCTUnsReferences/mv05-georouting.pdf
  23. 23. - 23 - CAPITULO III COMUNICACION INALÁMBRICA Y PROTOCOLO XBEE3.1 Transmisión InalámbricaLa comunicación inalámbrica (inglés wireless, sin cables) es aquella en la queextremos de la comunicación (emisor/receptor) no se encuentran unidos por un mediode propagación físico, sino que se utiliza la modulación de ondas electromagnéticas através del espacio.En este sentido, los dispositivos físicos sólo están presentes en los emisores yreceptores de la señal, entre los cuales encontramos: antenas, computadorasportátiles, PDA, teléfonos móviles, etc.La comunicación inalámbrica también se denomina transmisión no guiada, estos seutilizan principalmente en el aire. Hay dos configuraciones para la emisión y recepciónde esta energía: direccional y omnidireccional.
  24. 24. - 24 - Fig. 6 Comunicación InalámbricaFuente:http://www.monografias.com/trabajos16/comunicacioninalamrica/comuicacion.inalambrica.shtmlEn general, la tecnología inalámbrica utiliza ondas de radiofrecuencia de baja potenciay una banda específica, de uso libre o privada para transmitir, entre dispositivos.Estas condiciones de libertad de utilización sin necesidad de licencia, ha propiciadoque el número de equipos, especialmente computadoras, que utilizan las ondas paraconectarse, a través de redes inalámbricas haya crecido notablemente.La tendencia a la movilidad y la ubicuidad hacen que cada vez sean más utilizados lossistemas inalámbricos, y el objetivo es ir evitando los cables en todo tipo decomunicación, no solo en el campo informático sino en televisión, telefonía, seguridad,domótica, etc. Un fenómeno social que ha adquirido gran importancia en todo elmundo como consecuencia del uso de la tecnología inalámbrica son las comunidadesinalámbricas que buscan la difusión de redes alternativas a las comerciales.
  25. 25. - 25 -Existen 2 tipos de configuraciones: la direccional y la omnidireccional.La Direccional: Las antenas de emisión y recepción están perfectamente alineadasLa Omnidireccional: El diagrama de radiación de la antena es mas disperso pudiendola señal ser recibida por varias antenasRangos: 2Ghz hasta 40Ghz se denomina microondas 30Mhz hasta 1Ghz se denomina ondas de radio 3*10-11 hasta 2*10+14 Mhz se denomina infrarrojos3.1.1 Métodos de TransmisiónEn el método direccional, toda la energía se concentra en un haz que es emitida enuna cierta dirección, por lo que tanto el emisor como el receptor deben estar alineados.En el método omnidireccional, la energía es dispersada en múltiples direcciones,por lo que varias antenas pueden captarla. Cuando mayor es la frecuencia de la señala transmitir, más factible es la transmisión unidireccional. Por tanto, para enlacespunto a punto se suelen utilizar microondas (altas frecuencias), para enlaces convarios receptores posibles se utilizan las ondas de radio (baja frecuencias).3.1.2 Protocolo ZigbeeZigBee es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel decomunicación inalámbrica para su utilización con radios digitales de bajo consumo,basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal(wireless personal area network, WPAN). Su objetivo son las aplicaciones para redes
  26. 26. - 26 -Wireless que requieran comunicaciones seguras y fiables con baja tasa de envío dedatos y maximización de la vida útil de sus baterías.Ventajas Ideal para conexiones punto a punto y punto a multipunto. Diseñado para direccionamiento de información y el refrescamiento de la red. Opera en la banda libre de ISM 2.4 Ghz para conexiones inalámbricas. Óptimo para redes de baja tasa de transferencia de datos. Alojamiento de 16 bits a 64 bits de dirección extendida. Reduce tiempos de espera en el envío y recepción de paquetes. Detección de Energía (ED). Baja ciclo de trabajo - Proporciona larga duración de la batería. Soporte para múltiples topologías de red: Estática, dinámica, estrella y malla. Hasta 65.000 nodos en una red. 128-bit AES de cifrado - Provee conexiones seguras entre dispositivos. Son más baratos y de construcción más sencilla.Desventajas La tasa de transferencia es muy baja. Solo manipula textos pequeños comparados con otras tecnologías. Zigbee trabaja de manera que no puede ser compatible con bluetooth en todos sus aspectos porque no llegan a tener las mismas tasas de transferencia, ni la misma capacidad de soporte para nodos. Tiene menor cobertura porque pertenece a redes inalámbricas de tipo WPAN.
  27. 27. - 27 -Operación del Módulo XbeeEl módulo Xbee puede soportar una comunicación serial asincrónica, con niveleslógicos TTL, por medio de una interfaz UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), la velocidad de transmisión puede ser seleccionada por software. Elmódulo tiene dos métodos de operación: Operación transparente y operación API(Application Programming Interface).En el método de operación transparente el módulo Xbee actúa como reemplazo deuna línea serial, es decir, los datos enviados por un dispositivo al módulo sontransmitidos inalámbricamente a otro módulo, el cual recibe esa información y la envíapor el puerto serial a otro dispositivo, en este proceso los módulos no modifican losdatos, solamente se encargan de tomar los datos que reciben del un dispositivo y lohacen llegar al otro dispositivo tal como lo recibieron.En el método de operación API (Application Programming Interface), todos los datosque ingresan o dejan el módulo están contenidos en tramas, las cuales definen laoperación o eventos dentro del módulo. Este método permite cambiar la dirección dedestino de un paquete sin tener que entrar al modo de comando (para lo cual seríanecesario usar un ordenador), determinar el estado de los paquetes recibidos, permiteconocer la identidad del módulo que le envía un paquete, entre otras.De acuerdo al estándar IEEE 802.15.4 dos tipos de redes son soportadas por losmódulos Xbee. Sin balizas (Non Beacon) y con balizas (beacon). Antes de explicar enque consiste cada tipo de red debemos explicar algunos conceptos relacionados conéstas. Asociación. Es el establecimiento de relaciones entre un dispositivo final (Enddevice) y un coordinador.
  28. 28. - 28 -Coordinador. Es un dispositivo central configurado para proveer servicios desincronización para la transmisión de balizas.Dispositivo final (End device). Es un dispositivo dentro de una red, en la cual existe uncoordinador, el mismo que provee la sincronización, para que pueda entrar a un mododormido, para efectos de bajo consumo de potencia.Red de Área Personal (PAN). Comunicación dentro de una red que incluyedispositivos finales y posiblemente un coordinador. El método sin balizas (nonbeacon), es empleado en comunicaciones que no requieren el empleo de uncoordinador. El esquema sin balizas, es empleado en una topología igual a igual, en elque cada dispositivo comparte el papel de maestro o esclavo. Cualquier dispositivopuede iniciar una conversación y puede ser interferido por otros dispositivos.El esquema con baliza (beacon), un dispositivo es configurado como coordinador. Estemecanismo permite controlar el consumo de potencia en la red. Este modo permite atodos los dispositivos saber cuando pueden transmitir. El coordinador de la redcontrola el canal y dirige las transmisiones. La principal ventaja de este método detrabajo es reducir el consumo de potencia.Modos de OperaciónUn módulo Xbee opera dentro de cinco modos. Transmisión, recepción, modo libre,modo dormido y modo de comando.El módulo se encuentra en modo de transmisión, cuando ingresa datos a éste a travésde la interfaz serial. El módulo se encuentra en modo de recepción, cuando recibedatos inalámbricamente. El módulo se encuentra en modo libre, cuando no transmite o
  29. 29. - 29 -recibe datos. El módulo ingresa al modo de comando, para modificar o leerparámetros, como direcciones, el nivel de potencia, la velocidad para unacomunicación serial, entre otros.
  30. 30. - 30 - CAPITULO IV PROCESAMIENTO DE DATOS Y MANEJO DE PUERTO SERIE CON MATLAB4.1 Entorno MatLabEs un programa interactivo para computación numérica y visualización datos. Esampliamente usado por Ingenieros de Control en el análisis y diseño, posee ademásuna extraordinaria versatilidad y capacidad para resolver problemas en matemáticaaplicada, física, química, ingeniería, finanzas y muchas otras aplicaciones. Estábasado en un sofisticado software de matrices para análisis de sistemas deecuaciones. Permite resolver complicados problemas numéricos sin necesidad deescribir un programa. MATLAB es un entorno de computación y desarrollo deaplicaciones totalmente integrado orientado para llevar a cabo proyectos en donde seencuentren implicados elevados cálculos matemáticos y la visualización gráfica de losmismos.
  31. 31. - 31 -MATLAB integra análisis numérico, cálculo matricial, proceso de señal visualizacióngráfica en un entorno completo donde los problemas y sus soluciones son expresadosdel mismo modo en que se escribirían tradicionalmente, sin necesidad de hacer uso dela programación tradicional matrices. MATLAB puede almacenar información envariables tales como : a = 100 " <Ctrl> <ENTER> para evaluar la celda ". El programapermite realizar de un modo rápido la resolución numérica de problemas en un tiempomucho menor que si se quisiesen resolver estos mismos problemas con lenguajes deprogramación tradicionales como pueden ser los lenguajes Fortran, Basic o C.4.1.1 Uso de MatricesMatLab emplea matrices porque con ellas se puede describir infinidad de cosas de unaforma altamente flexible y matemáticamente eficiente. Una matriz de pixeles puede seruna imagen o una película. Una matriz de fluctuaciones de una señal puede ser unsonido o una voz humana. Y tal vez más significativamente, una matriz puede describiruna relación lineal entre los componentes de un modelo matemático.En este último sentido, una matriz puede describir el comportamiento de un sistemaextremadamente complejo. Por ejemplo una matriz puede representar el vuelo de unavión a 40.000 pies de altura, o un filtro digital de procesamiento de señales. A = [ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 ]4.1.2 Archivos-M: Comandos y FuncionesLos archivos de disco que contienen instrucciones de MATLAB se llaman archivos-M.Esto es así porque siempre tienen una extención de ".m" como la última parte de sunombre de archivo. Un archivo -M consiste de una secuencia de instrucciones
  32. 32. - 32 -normales de MATLAB, que probablemente incluyen referencias a otros archivos-M. Unarchivo -M se puede llamar a sí mismo recursivamente.Puedes crear archivos-M utilizando un editor de texto ó procesador de palabras. Haydos tipos de archivos -M: los de comandos y las funciones. Los archivos de comandos,automatizan secuencias largas de comandos. Los archivos de funciones, permitenañadir a MATLAB funciones adicionales expandiendo así la capacidad de esteprograma. Ambos, comandos y funciones, son archivos ordinarios de texto ASCII. Tabla 2 Funciones Trigonométricas Funciones EjemplosTrigonométricas sin - seno cos - coseno tan - tangente asin - seno inverso acos - coseno inverso atan - tangente inversaFuente: http://www.monografias.com/trabajos5/matlab/matlab.shtml Tabla 3 Funciones Matriciales Funciones EjemplosMatriciales tril(A) Matriz triangular inferior triu(A) Matriz triangular superior pascal Triangulo de Pascal tocplitz TocplitzFuente: http://www.monografias.com/trabajos5/matlab/matlab.shtml
  33. 33. - 33 - Tabla 4 Funciones Elementales Funciones EjemplosElementales real(a) Parte real; imag(a) Parte imaginaria conj(a) Conjugado de a fft(x) Transformada discreta de Fourier del vector x fft(x,n) FFT de n puntos muestrales ifft(x) Transformada inversa de Fourier del vector x zeros Inicializa a ceros zeros(n) Matriz de nxn de ceros zeros(m,n) Matriz de mxn de ceros y=zeros(size(A) Matriz del tamaño de A, todos cerosFuente: http://www.monografias.com/trabajos5/matlab/matlab.shtml Tabla 5 Operadores Relacionales OPERADORESOperadores < menor que Operadores &,yrelacionales <= menor o igual a lógicos |,ó > mayor que ~, no >= mayor o igual a == igual a =~ no igual aFuente: http://www.monografias.com/trabajos5/matlab/matlab.shtml
  34. 34. - 34 - Tabla 6 Operadores Matriciales Operadores EjemplosMatriciales + adición o suma – sustracción o resta * multiplicación adjunta (transpuesta o transpuesta conjugada) ^ potenciación división-izquierda, / división-derecha .* producto elemento a elemento ./ y . división elemento a elemento .^ elevar a una potencia elemento a elemento Tabla 7 Caracteres Especiales Caracteres Especiales [ ] Se utilizan para formar vectores y matrices. (gg) Define precedencia en expresiones aritméticas. Tabla 8 Estructuras CONTROL DE FLUJO Estructuras FOR simple FOR anidada WHILE IF, ELSE, ELSEIF y BREAKFuente: http://www.monografias.com/trabajos5/matlab/matlab.shtml
  35. 35. - 35 -4.1.3 Guide Interfaz Gráfica de Usuario en MatlabGUIDE es un entorno de programación visual disponible en MATLAB para realizar yejecutar programas que necesiten ingreso continuo de datos. Tiene las característicasbásicas de todos los programas visuales como Visual Basic o Visual C++. Para teneracceso a esta aplicación se debe teclear el siguiente comando. >> guide.O haciendo un click en el ícono que muestra la figura: Fig. 7 Ícono GUIDE.Fuente: http//www.scribd.com/doc/15532859/MANUAL-DE-GUI-EN-MATLABSe presenta el siguiente cuadro de diálogo: Fig. 8 Ventana de inicio de GUI.Fuente: http//www.scribd.com/doc/15532859/MANUAL-DE-GUI-EN-MATLAB
  36. 36. - 36 -Se elige la primera opción, Blank GUI, y se genera un nuevo espacio de trabajo comose muestra en la fig. 10.Luego se presenta una nueva ventana que es el área de trabajo para el diseño delprograma, en donde se coloca todos los componentes necesarios para generar el lainterfaz deseada. Fig. 9 Entorno de diseño de GUIFuente: http//www.scribd.com/doc/15532859/MANUAL-DE-GUI-EN-MATLABLa interfaz gráfica cuenta con varias opciones para agregar distintas funciones segúnla necesidad del programador, las cuales cuentan con dos partes: La primera endonde se adicionan los componentes, botones, gráficas, etc. y la segunda en donde secoloca la programación correspondiente View Callbacks/CreateFCN.
  37. 37. - 37 -Descripción de los componentes: Tabla 9 Componentes MatLab GUI Control Valor de estilo Descripción Check box checkbox’ Indica el estado de una opción o atributo Editable Text edit’ Caja para editar texto Pop-up menu popupmenu’ Provee una lista de opciones List Box listbox’ Muestra una lista deslizable Push Button pushbutton’ Invoca un evento inmediatamente Radio Button radio’ Indica una opción que puede ser seleccionada Toggle Button togglebutton’ Solo dos estados, “on” o “off” Slider slider’ Usado para representar un rango de valores Static Text text’ Muestra un string de texto en una caja Panel button Agrupa botones como un grupo Button Group Permite exclusividad de selección con los radio buttonFuente: http//www.scribd.com/doc/15532859/MANUAL-DE-GUI-EN-MATLABAhora se dispone de dos entornos de trabajo: el archivo *.m que es donde se escribetodo el código Matlab de programación y el punto *.fig que es donde se pondrán todoslos componentes necesarios que se van a programar.
  38. 38. - 38 -El archivo .m es el que contiene el código con las correspondencias de los botones decontrol de la interfaz y el archivo .fig contiene los elementos gráficos.Cada vez que se adicione un nuevo elemento en la interfaz gráfica, se generaautomáticamente código en el archivo .m. Para ejecutar una Interfaz Gráfica, si se haetiquetado con el nombre curso.fig, simplemente ejecutamos en la ventana decomandos >> curso. O haciendo click derecho en el m-file y seleccionando la opciónRUN.4.2 Puerto Serie Fig. 10 Disposición de los Pines del Conector DB-9Fuente: Ayuda de Matlab 7.6Es una interfaz de comunicaciones de datos digitales, frecuentemente utilizada porcomputadoras y periféricos, en donde la información es transmitida bit a bit enviandoun solo bit a la vez, en contraste con el puerto paralelo que envía varios bitssimultáneamente. La comparación entre la transmisión en serie y en paralelo se puedeexplicar con analogía con las carreteras. Una carretera tradicional de un sólo carril porsentido sería como la transmisión en serie y una autovía con varios carriles por sentidosería la transmisión en paralelo, siendo los coches los bits.Un puerto serie es una interfaz física de comunicación en serie a través de la cual setransfiere información mandando o recibiendo un bit.Mientras que otras interfaces como Ethernet, FireWire, y USB mandaban datos comoun flujo en serie, el término "puerto serie" normalmente identifica el hardware más o
  39. 39. - 39 -menos conforme al estándar RS-232, diseñado para interactuar con un módem o conun dispositivo de comunicación similar.4.2.1 Tipos de Comunicaciones SerialesSimplexEn este caso el transmisor y el receptor están perfectamente definidos y lacomunicación es unidireccional. Este tipo de comunicaciones se emplean usualmenteen redes de radiodifusión, donde los receptores no necesitan enviar ningún tipo dedato al transmisor.Duplex, half duplex o semi-duplexEn este caso ambos extremos del sistema de comunicación cumplen funciones detransmisor y receptor y los datos se desplazan en ambos sentidos pero nosimultáneamente. Este tipo de comunicación se utiliza habitualmente en la interacciónentre terminales y un computador central.Full DuplexEl sistema es similar al duplex, pero los datos se desplazan en ambos sentidossimultáneamente. Para ello ambos transmisores poseen diferentes frecuencias detransmisión o dos caminos de comunicación separados, mientras que la comunicaciónsemi-duplex necesita normalmente uno solo. Para el intercambio de datos entrecomputadores este tipo de comunicaciones son más eficientes que las transmisionessemi-duplex.
  40. 40. - 40 - Fig. 11 Comunicación Full Duplex(Ejm.)En ocasiones encontramos sistemas que pueden transmitir en los dos sentidos, perono de forma simultánea. Puede darse el caso de una comunicación por equipos deradio, si los equipos no son full dúplex, uno no podría transmitir (hablar) si la otrapersona está también transmitiendo (hablando) porque su equipo estaría recibiendo(escuchando) en ese momento.4.2.2 Formato Datos SerieEl formato de los datos serie incluye un bit de inicio, entre cinco y ocho bits de losdatos, y uno de parada. Un bit de paridad y un bit de la parada adicional tambiénpodrían ser incluidos en el formato. El siguiente diagrama ilustra el formato de losdatos de serie. Fig. 12 Formato Transmisión de los datos serieFuente: Ayuda de MatLab 7.6
  41. 41. - 41 -El formato para los datos del puerto de serie, usa a menudo la anotación siguiente:Numero de los bits de datos, tipo de paridad, número de bits de paradaPor ejemplo, 8-N-1 se interpreta como ocho bits de datos, ninguna paridad, y un bitde parada, mientras que 7-E-2 como siete bits de los datos, paridad igual, y dos bitsde parada.Los bits de datos a menudo se refieren a caracteres porque estos bits usualmenterepresentan caracteres ASCII4.2.3 Transmisión y Configuración de los Bits SeriePor definición, los datos seriales son transmitidos un bit a la vez. El orden detransmisión es el siguiente:El bit de inicio se transmite con un valor de 0. Los bits de datos se transmiten. Elprimer bit de datos corresponde al bit menos significante (LSB), mientras el último bitde los datos corresponde al bit más significante (MSB). El bit de paridad (si se definió)se transmite. Se transmiten un o dos bits de la parada, cada uno con un valor de 1.El número de pedazos transferido por segundo está definido por el baud rate. Los bitstransferidos incluyen el bit de inicio, los bits de los datos, el bit de paridad (si definió),y los bits de la parada.Las características seriales importantes son: tasa de baudios, bits de datos, bits deparo, y paridad. Para que dos puertos se comuniquen, estos parámetros debenigualarse:
  42. 42. - 42 -La tasa de baudios es una unidad de medición para comunicación que indica elnúmero de bits transferidos por segundo. Por ejemplo, 300 baudios son 300bits por segundo. Cuando los ingenieros se refieren a un ciclo de reloj, serefieren a la tasa en baudios, así que si el protocolo indica una razón enbaudios de 4800, el reloj está ejecutándose a 4800 Hz. Esto quiere decir que elpuerto serial está muestreando la línea de datos a 4800 Hz. Las tasas debaudios para líneas telefónicas son 14400, 28800, y 33600. Tasas de baudiosmayores a estas son posibles, pero reducen la distancia disponible para laseparación de dispositivos. Utilizan estas tasas de baudios para comunicacióndonde los dispositivos están localizados entre sí, como sucede típicamente conlos dispositivos GPIB.Bits de datos son mediciones de los bits de datos actuales en una transmisión.Cuando una computadora envía un paquete de información, la cantidad dedatos actuales puede ser que no complete 8 bits. Los valores estándar para lospaquetes de datos son de 5, 7, y 8 bits. El marco que usted elija dependerá dela información que está transfiriendo. Por ejemplo, el ASCII estándar tienevalores de 0 a 127 (7 bits). El ASCII extendido utiliza de 0 a 255 (8 bits). Si losdatos que usted está transfiriendo se encuentran en texto simple (ASCIIestándar), enviar 7 bits de datos por paquete, es suficiente para lacomunicación. Un paquete se refiere a la transferencia de un sólo byte,incluyendo los bits de inicio/paro, bits de datos, y paridad. Debido a que elnúmero de bits actuales depende del protocolo seleccionado, puede utilizar eltérmino “paquete” para cubrir todas las instancias.Los bits de paro son utilizados para señalar el término de comunicaciones enun paquete sencillo. Los valores típicos son 1, 1.5 y 2 bits. Debido a que losdatos se encuentran sincronizados a través de las líneas y cada dispositivo
  43. 43. - 43 - tiene su propio reloj, es posible que los dos dispositivos pierdan sincronización. Por lo tanto, los bits de paro no solamente indican el final de una transmisión, también le da un margen de error a las velocidades de reloj de la computadora. A medida que se utilizan más bits para bits de paro, mayor oportunidad para sincronizar los diferentes relojes, pero más lenta la razón de transferencia de datos.Paridad es una forma de revisión de error simple utilizada en la comunicación serial.Existen cuatro tipos de paridad – pares, impares, marcados y espaciados. Tambiénpuede utilizar los que excluyen de paridad. Para paridad impar y par, el puerto serialfija el bit de paridad (el último bit después de los bits de datos) a un valor que aseguraque la transmisión tenga un número par o impar de bits lógicos. Por ejemplo, si el datoes 011, para paridad par, el bit de paridad es 0 para mantener el número par de bitsaltamente lógicos. Si la paridad es impar, el bit de paridad es 1, resultando en 3 bitsaltamente lógicos. La paridad marcada y espaciada no revisa específicamente los bitsde datos, simplemente fija la paridad de los bits como alta para la paridad marcada obaja para la paridad espaciada. Esto permite que el dispositivo receptor conozca elestado de un bit para así determinar si el ruido esta corrompiendo los datos o si losrelojes del dispositivo de transmisión y recepción se encuentran fuera desincronización.
  44. 44. - 44 - CAPITULO V DESARROLLO DE HARDWARE Y SOFTWARE DEL PROTOTIPO5.1 Descripción de las características técnicas y mecánicas de los dispositivos y materiales a utilizar5.1.1 Servomotores HITEC HS311 Fig. 13 Servomotor EncapsuladoFuente: http://www.todorobot.com.ar/documentos/servomotor.pdf
  45. 45. - 45 - Fig. 14 Partes del ServomotorFuente: http://www.todorobot.com.ar/documentos/servomotor.pdfUn Servo HITEC HS311 es un dispositivo pequeño que tiene un eje de rendimientocontrolado. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar unaseñal codificada. Con tal de que una señal codificada exista en la línea de entrada, elservo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señal codificadacambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos paraposicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeñosascensores y timones. Ellos también se usan en radio control, títeres, y por supuesto,en robots.Los Servos HITEC HS311 son sumamente útiles en robótica. Los motores sonpequeños, tiene internamente una circuitería de control interna y es sumamentepoderoso para su tamaño. Un servo normal o Standard como el HS311 de HIITECHtiene 42 onzas por pulgada o mejor 3.7kg por cm. de torque que es bastante fuertepara su tamaño. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, porconsiguiente, no consume mucha energía. En la composición interna se puedeobservar la circuitería de control, el motor, un juego de piñones, y la caja.
  46. 46. - 46 -También los 3 alambres de conexión externa. Uno es para alimentación Vcc (+5volts),conexión a tierra GND y el alambre blanco es el alambre de control.El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro (unaresistencia variable) esta es conectada al eje central del servo motor. Estepotenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servomotor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si elcircuito chequea que el ángulo no es el correcto, el motor girará en la direcciónadecuada hasta llegar al ángulo correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededorde los 180 grados. Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía segúnel fabricante. Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0y 180 grados. Un servo normal no es mecánicamente capaz de retornar a su lugar, sihay un mayor peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante.La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éstenecesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresaráa toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motorcorrerá a una velocidad más lenta. A esto se le llama control proporcional.5.1.2 MAX232 Fig. 15 CI. Max 232Fuente: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/max232.pdf
  47. 47. - 47 - Fig. 16 Configuración interna del max 232Fuente: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/max232.pdfEl MAX232 es un circuito integrado que convierte los niveles de las líneas de un puertoserie RS232 a niveles TTL y viceversa. Lleva internamente 2 conversores de nivel deTTL a rs232 y otros 2 de rs232 a TTL con lo que en total podremos manejar 4 señalesdel puerto serie del PC, por lo general las más usadas son; TX, RX, RTS, CTS, estasdos últimas son las usadas para el protocolo handshaking pero no es imprescindiblesu uso. Para que el max232 funcione correctamente deberemos de poner unoscondensadores externos. El MAX232 soluciona la conexión necesaria para lograrcomunicación entre el puerto serie de una PC y cualquier otro circuito confuncionamiento en base a señales de nivel TTL/CMOS.El circuito integrado posee dos conversores de nivel TTL a RS232 y otros dos que, a lainversa, convierten de RS232 a TTL. Estos conversores son suficientes para manejarlas cuatro señales más utilizadas del puerto serie del PC, que son TX, RX, RTS y CTS.
  48. 48. - 48 -TX es la señal de transmisión de datos, RX es la de recepción, y RTS y CTS seutilizan para establecer el protocolo para el envío y recepción de los datos.5.1.3 Xbee ProLos módulos XBee Pro tienen una presentación similar a la de un chip, estáncompuestos por un microcontrolador, un emisor y un receptor de RF. Estos módulostienen la ventaja de poder flashearse y cambiarse de protocolo.Los módulos XBee permiten enlaces seriales de señales TTL en distancias de 30metros en interiores, 100 metros en exteriores con línea de vista y hasta 1.5 Km conlos módulos Pro. Fig. 17 Modulo XBeeFuente: http://www.rev-ed.co.uk/docs/xbe001.pdf Fig. 18 Modulo XBee ProFuente: http://www.rev-ed.co.uk/docs/xbe001.pdf
  49. 49. - 49 - Fig. 19 Medidas vista frontal XBee Prohttp://www.sebest.com.ar/?q=node/61 Fig. 20 Dimensiones del módulo XBEE PROFuente: http://www.sebest.com.ar/?q=node/61Especificaciones del módulo XBeeRendimiento Alcance (interiores) 30m Alcance (exteriores) 100m Potencia de salida en transmisión 1mW(0dBm) Régimen RF de datos 250kbps Sensibilidad del receptor -92 dBm(1%PER) Comunicaciones seriales 1200-115200bps
  50. 50. - 50 -Requerimientos de Potencia Suministro de voltaje 2.8-3.4V Corriente de transmisión 45mA (a 3.3V) Corriente de recepción 50mA (a 3.3V) Corriente bajo consumo <10uA INFORMACIÓN GENERAL Frecuencia ISM 2.4GHz Dimensiones 24.38x32.94mm Temperatura de operación -40 a 85 ºC Opciones de antena Integrated whip, chip o U.FL connectorRedes y Seguridad Topologías permitidas Punto a punto, punto-multipunto e igual a igual Número de canales 16 DSSS Capas de filtración de Red PAN ID y direcciones 64-bitCertificados de Aprobación Estados Unidos (FCC) OUR-XBEE Industry Canada (IC) 4214A-XBEE Europa (CE) ETSI
  51. 51. - 51 - Tabla 10 Características eléctricas del módulo XBeeFuente: http://www.rev-ed.co.uk/docs/xbe001.pdf Tabla 11 Distribución de pines del módulo XBEE PRO Pin # Name Direction Description 1 VCC - Power supply 2 DOUT Output UART Data Out 3 DIN / CONFIG Input UART Data In 4 DO8* Output Digital Output 8 5 Input Module Reset (reset pulse must be at RESET least 200 ns) 6 Output PWM Output 0 / RX Signal Strength PWM0 / RSSI Indicator 7 PWM1 Output PWM Output 1 8 [reserved] - Do not connect 9 DTR / Input Pin Sleep Control Line or Digital Input 8 SLEEP_RQ / DI8 10 GND - Ground 11 AD4 / DIO4 Either Analog Input 4 or Digital I/O 4 12 Either Clear-to-Send Flow Control or Digital I/O CTS / DIO7 7 13 ON / SLEEP Output Module Status Indicator 14 VREF Input Voltage Reference for A/D Inputs 15 Associate / AD5 Either Associated Indicator, Analog Input 5 or / DIO5 Digital I/O 5 16 RTS / AD6 / Either Request-to-Send Flow Control, Analog DIO6 Input 6 or Digital I/O 6 17 AD3 / DIO3 Either Analog Input 3 or Digital I/O 3 18 AD2 / DIO2 Either Analog Input 2 or Digital I/O 2 19 AD1 / DIO1 Either Analog Input 1 or Digital I/O 1 20 AD0 / DIO0 Either Analog Input 0 or Digital I/O 0Fuente: http://www.rev-ed.co.uk/docs/xbe001.pdf
  52. 52. - 52 -Una de las principales características de estos módulos es que pueden usarse paratransmitir datos de un puerto serie inalámbricamente sin tener que configurar nada.Simplemente conectando el pin RX y TX. Lo único con lo que debemos tener cuidadoes con la alimentación de 3.3v. De este modo es posible conectar un microcontroladordirectamente al modulo XBee mediante dos cables, con lo que dotaremos a lasaplicaciones de comunicación inalámbrica.Sin embargo para aplicaciones más simples podemos usar otras de las característicasdel módulo. El mismo dispone de 8 pines de entrada/salida y 6 de estos pines ademáspodemos usarlos como ADC. Estas características se debemos configurarla medianteuna PC (con una placa adecuada) o mediante un microcontrolador conectado almódulo.5.1.4 GP2D12 Fig. 21 CI. Sharp GP2D120X, Vista FrontalFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF Fig. 22 Sensor Sharp GP2D120X, Vista LateralFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF
  53. 53. - 53 - Tabla 12 Predisposición de los PINES del SHARP GP2D12 PIN SIGNAL NAME 1 Vo 2 GND 3 VccFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDFEl Sharp GP2D120X es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indicamediante una salida analógica la distancia medida. La tensión de salida varía de formano lineal cuando se detecta un objeto en una distancia entre 3 y 40 cm. La salida estádisponible de forma continua y su valor es actualizado cada 32 ms.Normalmente se conecta esta salida a la entrada de un convertidor analógico digital elcual convierte la distancia en un número que puede ser usado por el microprocesador.La salida también puede ser usada directamente en un circuito analógico. Hay quetener en cuenta que la salida no es lineal. El sensor utiliza solo una línea de salidapara comunicarse con el procesador principal.En las siguientes figuras podemos ver el propio GP2D120X y el conector de tres pines.Este dispositivo emplea el método de triangulación utilizando un pequeño SensorDetector de Posición (PSD) lineal para determinar la distancia o la presencia de losobjetos dentro de su campo de visión.
  54. 54. - 54 -Su modo de funcionamiento consiste en la emisión de un pulso de luz infrarroja, quese transmite a través de su campo de visión que se refleja contra un objeto. Si noencuentra ningún obstáculo, el haz de luz no refleja y en la lectura que se hace indicaque no hay ningún obstáculo. En el caso de encontrar un obstáculo el haz de luzinfrarroja se reflecta y crea un triángulo formado por el emisor, el punto de reflexión (elobstáculo) y el detector.La información de la distancia se extrae midiendo el ángulo recibido. Si el ángulo esgrande, entonces el objeto está cerca (el triángulo es ancho). Si el ángulo es pequeñosignifica que está lejos (el triángulo es largo y, por tanto, delgado).5.1.4.1 Concepto de triangularización: Fig. 23 Funcionamiento del SensorFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF
  55. 55. - 55 -Luego se observa como se lleva a cabo la triangulación en el sensor. El LED infrarrojoemite el haz de luz a través de una pequeña lente convergente que hace que el hazemisor llegue de forma paralela al objeto.Cuando la luz choca con un obstáculo, una cierta cantidad de luz se refleja, si elobstáculo fuera un espejo perfecto, todos los rayos del haz de luz pasarían y seríaimposible medir la distancia. Sin embargo, casi todas las sustancias tienen un gradobastante grande de rugosidad de la superficie que produce una dispersión hemisféricade la luz (reflexión no teórica). Alguno de estos haces de ésta luz rebota hacia elsensor que es recibida por la lente.La lente receptora también es una lente convexa, pero ahora sirve para un propósitodiferente, actúa para convertir el ángulo de posición. Si un objeto se pone en el planofocal de una lente convexa y los otros rayos de luz paralelos en otro lado, el rayo quepasa por el centro de la lente atraviesa inalterado o marca el lugar focal. Los rayosrestantes también enfocan a este punto.En el plano focal hay un Sensor Detecto de Posición (PSD). Éste dispositivosemiconductor entrega una salida cuya intensidad es proporcional a la posiciónrespecto al centro (eficaz) de la luz que incide en él. El rendimiento del PSD en lasalida es proporcional a la posición del punto focal. Esta señal analógica tratada es laque se obtiene a la salida del sensor.
  56. 56. - 56 - Fig. 24 Funcionamiento del SensorFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDFCaracterísticas: Menor influencia del color de los objetos reflexivos. Línea indicadora de distancia output/distance: Tipo de salida indicadora de la distancia analógica (tensión analógica). Distancia del detector de 10 a 80 cm. Del circuito del mando externo es innecesario. Bajo costo.
  57. 57. - 57 -5.1.4.2 Dimensiones y encapsulado: - Las Dimensiones marcadas con * indican la distancia al centro de la lente. Las tolerancias no especificadas son de Fig. 25 Dimensiones Sensor Sharp GP2D120XFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF5.1.4.3 Aplicaciones: 1. En televisiones 2. En computadoras personales 3. Automóviles 4. Fotocopiadoras 5. Sensores en sanitarios 6. Sensores de cuerpo humano para los productos de consumo como ventiladores eléctricos y aires acondicionados. 7. Sensores de garaje
  58. 58. - 58 -5.1.4.4 Valores máximos Absolutos Para Ta = 25º C y VCC = 5V Tabla 13 Valores Máximos Absolutos Sensor Sharp Parámetro Símbolo Rangos Unidades Tensión de Alimentación VCC -0.3 a 7 V Tensión en el terminal de salida VO -0.3 a VCC+0.3 V Temperatura de trabajo Topr -10 a +60 ºC Temperatura de almacenamiento Tstg -40 a +70 ºC Tabla 14 Condiciones de trabajo recomendadas Parámetro Símbolo Rangos Unidades Tensión de Vcc 4.5 a +5.5 V alimentación de trabajo
  59. 59. - 59 - Tabla 15 Características electro-ópticas Parámetros Símbolo Condiciones MIN. TIP. MAX. UnidadRango de medida de L (*1) (*3) 10 - 80 cmdistanciaTensión en el GP2D12 VO L=80 cm (*1) 0.25 0.4 0.55 Vterminal de salida GP2D15 VOH Tensión de salida VCC- -- -- V a nivel alto (*1) 0.3 VOL Tensión de salida -- -- 0.6 V a nivel bajo (*1)Incremento de la GP2D12 VO Cambio de salida 1.75 2.0 2.25 Vtensión de salida de L=80 a 10 cmTensión de salida GP2D15 VO (*1)(*2)(*4) 21 24 27 cmen función de ladistanciaCorriente media de ICC L = 80 cm (*1) -- 33 50 mAdispersión Fuente: Datasheet Sensor Sharp GP2D120X *1. Objeto reflexivo usando: Papel blanco (Para el color gris se usa la tarjeta R-27 de la Cía. de Kodak S.A. · la cara blanca, la proporción reflexiva; 90%). *2. Utilizamos el dispositivo después del ajuste siguiente: salida al cambiar la distancia L 24cm 3cm debe medirse por el sensor. *3. Rango de distancia que mide el sistema del sensor óptico. *4. La salida de cambio tiene una anchura de la histéresis. La distancia especificada por Vo desde que la salida a nivel bajo (L) hasta que cambia a nivel alto (H).
  60. 60. - 60 -5.1.4.5 Diagrama de bloques internos Fig. 26 Diagrama de Bloque Internos del Sensor Sharp GPD2D120XFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF5.1.4.6 Curvas características del GP2D120X Fig. 27 Tensión de Salida Analógica VS en función de Superficie IluminadaFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF
  61. 61. - 61 - Fig. 28 Tensión de Salida Analógica VS en función de la Distancia al objeto reflexivoFuente: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF5.1.5 Micro controlador 16F877A Fig. 29 PIC 16F877A, disposición de los pines del CI.Fuente: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdf
  62. 62. - 62 -El micro controlador PIC16F877A de Microchip pertenece a una gran familia de microcontroladores de 8 bits (bus de datos) que tienen las siguientes característicasgenerales que los distinguen de otras familias: Arquitectura Harvard Tecnología RISC Tecnología CMOSEstas características se conjugan para lograr un dispositivo altamente eficiente en eluso de la memoria de datos y programa y por lo tanto en la velocidad de ejecución.Microchip ha dividido su micro controladores en tres grandes subfamilias de acuerdo alnúmero de bits de su bus de instrucciones: Tabla 16 Familias de micro controladoresFuente: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdfVariantes principalesLos micro controladores que produce Microchip cubren una amplio rango dedispositivos cuyas características pueden variar como sigue: Empaquetado (desde 8 patitas hasta 68 patitas) Tecnología de la memoria incluída (EPROM, ROM, Flash) Voltajes de operación (desde 2.5 v. Hasta 6v) Frecuencia de operación (Hasta 20 Mhz)
  63. 63. - 63 -5.1.5.1 Descripción de pines del PIC 16F877A Tabla 17 Descripción del PIC 16F877A
  64. 64. - 64 - Descripción de pines del PIC 16F877A (Continuación)Fuente: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdf5.1.5.2 OsciladorLos PIC de rango medio permiten hasta 8 diferentes modos para el oscilador. Elusuario puede seleccionar alguno de estos 8 modos programando 3 bits deconfiguración del dispositivo denominado:
  65. 65. - 65 -FOSC2, FOSC1 y FOSC0. En algunos de estos modos el usuario puede indicar quese genere o no una salida del oscilador (CLKOUT) a través de una patita deEntrada/Salida. Los modos de operación se muestran en la siguiente lista: LP Baja frecuencia (y bajo consumo de potencia) XT Cristal / Resonador cerámico externos, (Media frecuencia) HS Alta velocidad (y alta potencia) Cristal/resonador RC Resistencia / capacitor externos (mismo que EXTRC con CLKOUT) EXTRC Resistencia / capacitor externos EXTRC Resistencia / Capacitor externos con CLCKOUT INTRC Resistencia / Capacitor internos para 4 MHz INTRC Resistencia / Capacitor internos para 4 MHz con CLKOUTLos tres modos LP, XT y HS usan un cristal o resonador externo, la diferencia sinembargo es la ganancia de los drivers internos, lo cual se ve reflejado en el rango defrecuencia admitido y la potencia consumida. En la siguiente tabla se muestran losrangos de frecuencia así como los capacitores recomendados para un oscilador enbase a cristal. Tabla 18 Configuración de oscilador Capacitores Recomendados MODO Frecuencia Típica C1 C2 LP 32khz 68 a 100 pf 68 a 100 pf 200khz 15 a 30 pf 15 a 30 pf XT 100khz 68 a 150 pf 150 a 200 pf 2Mhz 15 a 30 pf 15 a 30 pf 4Mhz 15 a 30 pf 15 a 30 pf HS 8Mhz 15 a 30 pf 15 a 30 pf 10Mhz 15 a 30 pf 15 a 30 pf 20Mhz 15 a 30 pf 15 a 30 pfFuente: REYES, A. Micro controladores PIC, programación en BASIC
  66. 66. - 66 -Cristal externo: En los tres modos mostrados en la tabla anterior se puede usar uncristal o resonador cerámico externo. En la siguiente figura se muestra la conexión deun cristal a las patitas OSC1 y OS2 del PIC. Fig. 30 Configuración del cristal externoFuente: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdfRangos.- La frecuencia de oscilación depende no sólo de los valores de Rext y Cext,sino también del voltaje de la fuente Vdd. Los rangos admisibles para resistencia ycapacitor son: Rext: de 3 a 100 Kohms Cext: mayor de 20 pf5.1.6 Reguladores de Voltaje5.1.6.1 LM1117TSe encarga de fijar a su salida un voltaje de 3.3 voltios DC. Entre las especificacionesmás importantes se tiene:
  67. 67. - 67 - Fig. 31 Disp. Pines del LM1117TFuente: www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/LM1117.pdf5.1.6.2 Regulador 7805Se encarga de fijar a su salida un voltaje de 5 voltios DC. Éste alimentará a todos losdispositivos que requieran de este voltaje. Fig. 32 Disp. Pines del L7805 C Fuente: http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/228/390068_DS.pdfEntre las principales especificaciones técnicas se tiene:
  68. 68. - 68 -5.2 DIAGRAMAS DE FLUJO Y ESQUEMAS DEL PROTOTIPO5.2.1 Diagrama de Bloques Puerto Max Módulo Serie 232N Xbee del PC Pro TX Módulo µC Xbee Pro Motores PIC16F877A RX Fig. 33 Diagrama de bloques del Sistema5.2.2 Circuito Transmisor Fig. 34 Circuito Transmisor
  69. 69. - 69 -5.2.3 Circuito Comunicación Serial Fig. 35 Circuito Comunicación Serial5.2.4 Circuito Comunicación Serial Regulador de Voltaje Fig. 36 Circuito Regulador a 3.3V
  70. 70. - 70 -Fig. 37 Tarjeta TX vista superior Fig. 38 Tarjeta TX vista lateral
  71. 71. - 71 -5.2.5 Circuito Receptor Fig. 39 Circuito Receptor Fig. 40 Tarjeta RX vista superior
  72. 72. - 72 -5.2.6 Conexión de los Motores Fig. 41 Conexión de los Motores5.2.7 Circuito Sensor Sharp Fig. 42 Circuito Sensor Sharp
  73. 73. - 73 -5.2.8 Conexión Regulador de Voltaje de 3.3V Fig. 43 Regulador de Voltaje5.2.9 Diseño robot móvil5.2.9.1 Vista Superior Fig. 44 Esquema vista superior, Robot Móvil
  74. 74. - 74 -Fig. 45 Robot Móvil, Vista FrontalFig. 46 Robot Móvil, Vista Lateral
  75. 75. - 75 -5.2.9.2 Vista Superior Bandeja Fig. 47 Esquema vista superior, Bandeja de transporte5.3 DESARROLLO DEL SOFTWARE5.3.1 Interfaz grafica en MatLab 2008Se ha realizado un entorno amigable para el usuario utilizando el Guide de Matlab, conla inclusión de varios botones que se encargarán de realizar varias actividades entreellas el salto a la aplicación que permite dibujar la trayectoria algo que se consiguiórealizarla en Paint, esta aplicación permite tener una grafica en blanco y negro que esuna característica importante ya que es innecesario la utilización del color para elreconocimiento de la trayectoria que va ha realizar el prototipo. Es también posible la
  76. 76. - 76 -obtención de la trayectoria mediante cualquier software que permita dibujar pero sedebe tomar en cuenta que la aplicación paint esta disponible en cualquier PC,entonces, esto implica que no se requiere de la instalación una nueva aplicación oprograma adicional que implique mas consumo de memoria RAM en el PC.A continuación se detallarán algunas de las pantallas del proceso de consecución dela imagen. Matlab es el programa que permitió el manejo de los datos y procesamientode imágenes para el desarrollo de este proyecto, mediante la aplicación GUIDE deMATLAB, cuyo comando de ingreso es el siguiente: >>guideEsta pantalla muestra el entorno de trabajo del presente proyecto. Fig. 48 Formulario Pantalla principal, Interfaz gráfica
  77. 77. - 77 -Utilizando botón Dibujar Trayectoria, accederemos a paint, con la línea de comando: winopen(C:WINDOWSsystem32mspaint.exe);Esta línea de comando permite saltar a una ubicación especificada en el pad, en estecaso accederemos a la aplicación paint para en ella dibujar la trayectoria quenecesitamos luego manipular, luego de dibujar la trayectoria se guarda el dibujorealizado con las respectivas características, es posible también modificar lascaracterísticas de color en escala de grises del grafico en matlab con la siguienteinstrucción. A=A(:,:,1);Mediante el botón Actualizar, se carga a la pantalla la imagen dibujada, antes deproceder a que el prototipo realice su tarea.La gráfica dibujada en Paint, se obtiene en Matlab como una matriz de datos con elsiguiente comando: A=double(imread(C:Documents and SettingsFernandaBolañosEscritorioPROGRAMASfinal matlabmatriz.bmp,bmp));Realizamos una consulta a la matriz de modo que podamos obtener solo los datosmenores a uno, esto es solo para obtener las coordenadas de la línea negra de latrayectoria dibujada, en este caso se almacenarán en los vectores i y j, como se indicaa continuación: [i,j]= find(A<1);Se procederá inmediatamente a configurar el puerto serial que es por donde seenviarán los datos, con los siguientes comandos:s = serial(COM5);set(s,BaudRate,9600,DataBits,8,Parity,none,StopBits,1,FlowControl,none)set(s,OutputBufferSize,length(y)*8);
  78. 78. - 78 -fopen(s);fwrite(s,P,uint8);fread(s,datos);fclose(s);delete(s);clear s;Una vez obtenido el gráfico completo y almacenado en la matriz se procederá a elreconocimiento de la trayectoria dibujada de modo que se pueda de terminar quemovimientos deberá realizar el robot móvil, para esto se ha codificado de modo que sepueda estar al tanto de las características con respecto a Angulo, distancia y direcciónde cada segmento de la trayectoria dibujada.for w = 1:1:f if ((y(p)==y(p+1))&(x(p)<x(p+1))& (x(p)==x(p+1)-1))% cero p=p+1; a=p; a1=a1+1; elseif ((x(p)==x(p+1))&(y(p)>y(p+1))& (y(p)==y(p+1)+1))% noventa p=p+1; b=p; b1=b1+1; elseif((x(p)<x(p+1))&(y(p)>y(p+1)))%& (x(p)==x(p+1)-1))%& (y(p)==y(p+1)+1)) p=p+1; d=p; d1=d1+1;
  79. 79. - 79 - elseif ((x(p)<x(p+1))&(y(p)<y(p+1)))%& (x(p)==x(p+1)-1))%& (y(p)==y(p+1)-1))%cuarenta y cinco p=p+1; c=p; c1=c1+1; endendendEstos datos previamente bien filtrados, se podrán enviar hacia el robot móvil, mismosque estarán organizados en formatos de tramas, que almacena datos importantes parael desarrollo de la trayectoria, es en este momento en que se pone a prueba lacomunicación bidireccional que ha sido implementada.De este modo el Micro controlador debe cumplir las trayectorias transmitidas y ademássi existe algún obstáculo, evadirlo con la utilización del sensor Sharp GP2D120XQue se configuró de la siguiente manera:5.3.2 Programa Microcode Motoresinclude "modedefs.bas" ; incluye los modos de comunicación@ device HS_OSC@ DEVICE BOD_OFF@ DEVICE WDT_OFFDEFINE HSER_RCSTA 90hDEFINE HSER_TXSTA 20hDEFINE HSER_BAUD 9600DEFINE HSER_SPBRG 31DEFINE OSC 20
  80. 80. - 80 -ADCON1=7 ; digitalice el puerto Ai var bytej var bytef var bytex var bytek var byter var byteval var byte;DATOS VAR BYTE [2] ; variable DATOS de tamaño de 255;DATOS VAR BYTEDATOS1 var byteMOTOR_D_ADE VAR PORTB.2MOTOR_D_TRAS VAR PORTB.6MOTOR_I_ADE VAR PORTB.3MOTOR_I_TRAS VAR PORTB.7datos var byte [20];eeprom 0,[ ]trisb=%0portb=%00000000trisc=%10000000portc=%00000000inicio:for k=1 to 20 HSERIN[DATOS[k]]
  81. 81. - 81 - if datos[k]="." then k=21 endifnext For r=1 to 6 IF datos[r]="1" THEN r=r+1 FOR f=1 to datos[r] gosub adelante next endif if datos[r]="2" then r=r+1 gosub noventader FOR f=1 to datos[r] gosub adelante next gosub noventaizq endif if datos[r]="3" then r=r+1 gosub derecha FOR f=1 to datos[r] gosub adelante next
  82. 82. - 82 - gosub izquierdaendifif datos[r]="4" thenr=r+1 gosub izquierda FOR f=1 to datos[r] gosub adelante next gosub derechaendifif datos[r]="5" thenr=r+1 gosub noventaizq FOR f=1 to datos[r] gosub adelante nextgosub noventaderendifif datos[r]="6" thenr=r+1 gosub cientocho FOR f=1 to datos[r]nextendifif datos[r]="7" thenr=r+1 gosub dossetenta
  83. 83. - 83 - FOR f=1 to datos[r] gosub adelante next endifnextgosub cientochogoto inicioadelante: for i=1 to 20000 portb=%01000100 pauseus 2200 portb=%10001000 pauseus 900 portb=%00000000 nextreturnizquierda: for i=1 to 10000 portb=%01000100 pauseus 2200 portb=%10001000 pauseus 2200 portb=%00000000 nextreturnatras: for i=1 to 20000
  84. 84. - 84 - portb=%01000100 pauseus 900 portb=%10001000 pauseus 2200 portb=%00000000 nextreturnderecha:for j=1 to 2 for i=1 to 1000 portb=%01000100 pauseus 900 portb=%10001000 pauseus 900 portb=%00000000 nextnextreturnnoventaizq: for i=1 to 1000 portb=%01000100 pauseus 2000 portb=%10001000 pauseus 4000 portb=%00000000 nextreturn
  85. 85. - 85 -noventader:for j=1 to 4 for i=1 to 1000 portb=%01000100 pauseus 900 portb=%10001000 pauseus 900 portb=%00000000 nextnextreturncientocho:for j=1 to 2 for i=1 to 1000 portb=%01000100 pauseus 2000 portb=%10001000 pauseus 4000 portb=%00000000 nextnextreturn
  86. 86. - 86 - CONCLUSIONESAl dibujar una trayectoria lineal en la aplicación desarrollada en el PC,se genera datos que son transmitidos al robot móvil, el cual está en lacapacidad de recorrer dicha trayectoria y además informa su posicióndurante la realización del proceso.Luego de las pruebas realizadas se ha determinado un área decobertura de funcionamiento del robot de 20 metros en lugares cerrados.La utilización de cuatro motores de ejes independientes permite unmejor control del peso de la estructura y del peso adicional (objeto atrasladar).Al realizar un barrido sobre la imagen de la trayectoria dibujada seobtienen todos los datos necesarios para determinar los paresordenados de la ruta que va ha recorrer el prototipo.No es necesario el uso de gráficos a colores para la obtención de datosque genera la trayectoria, ya que la imagen luego se la procesa comoescala de grises debido a que solo se requieren los puntos negros de lamisma.
  87. 87. - 87 -Se utilizó el PIC 16F877A, ya que brinda las características de memorianecesarias para el desarrollo de este prototipo.La utilización de la Odometría nos permitió la reutilización de datos yprocesos generados, que luego sirvieron para determinar la posición delrobot durante la realización de la trayectoria.Como sensor propioseptivo se utilizo el encoder ECG3100, mismo quebrinda la posibilidad de determinar la posición del robot, respecto alnúmero de veces que giro la llanta (rpm).La transmisión y recepción de datos se debe configurar a 9600 bps,debido a que el protocolo XBee solo admite esta velocidad detransmisión.
  88. 88. - 88 - RECOMENDACIONESPara el mejor funcionamiento del prototipo se recomienda utilizar fuentesindependientes de voltaje (2 juegos de 4 pilas de 2AA recargables), yaque los motores consumen mayor amperaje que el resto de loscomponentes utilizados.Para aplicaciones posteriores que requieran llevar mayor peso serecomienda utilizar motores que tengan un mayor torque que el de losmotores HITECH HS 311 que fueron los utilizadosSe recomienda hacer la transmisión y recepción por medio de lospuertos hardware del micro controlador debido a que estos tienen unamenor tasa de errores de envío y recepción de datos.Se recomienda la creación de una trama propia de datos, esto con lafinalidad de manipular los datos de mejor manera en el microcontrolador.Es recomendable utilizar un Xtal externo de 20MHZ para una mejorvelocidad en la transmisión y recepción de datos
  89. 89. - 89 - RESUMENEl prototipo del sistema de posicionamiento odométrico inalámbrico para un robotmóvil mediante PC fue construido con la finalidad de desarrollar tecnología que faciliteel trabajo del ser humano en actividades peligrosas, o simplemente para evitar eltrabajo monótono. El prototipo cuenta con una interfaz gráfica hecha en MATLAB,amigable para el usuario, en donde dibujando la trayectoria se pueden adquirir losdatos, realizando procesamiento de imágenes. Los datos se envían por el puerto seriedel PC al módulo XBee Pro Transmisor, que transmite las tramas de datos al móduloXBee Pro receptor estableciendo una comunicación Half Duplex. Receptados los datosestos son alojados e interpretados por el micro controlador 16F877A, el que seencarga de entregar a los sensores y motores las órdenes que deberán cumplir cadauno. El robot móvil indica periódicamente su posición, mediante instrucciones quevuelven al modulo transmisor, datos que son interpretados y visualizados en la interfazgráfica antes mencionada. Con el desarrollo e implementación del prototipo se logrórealizar diferentes trayectorias lineales que proporcionan los movimientos requeridospara transportarse del punto A al punto B, que es el objetivo principal, dependiendo deluso que se le quiera dar. Se determina que es sumamente versátil y brinda lascaracterísticas necesarias para su evolución. Este tipo de implementación no generacostos excesivos si se lo compara con otro tipo de tecnologías. Se recomienda el uso
  90. 90. - 90 -de fuentes independientes en el robot móvil, una para los motores ya que estosconsumen mucho más rápido la corriente y otra para los demás componentes.
  91. 91. - 91 - BIBLIOGRAFÍALIBROS ANGULO, José M. Microntroladores pic Diseño práctico de aplicaciones. Madrid-España. Imprenta Gráfica, 2003. Pág. 81 - 82. CORRALES, S. Electrónica Práctica con Micro controladores PIC, Ecuador. Imprenta Gráfica. Agosto 2006. Pág. 15 - 23, 5 - 47. CUENCA, M., ANGULO, J. M y ANGULO Micro controladores PIC. La solución en un chip, s.I., Paraninfo, 1998, Pág. 20 - 55. CUENCA, M, BALBOA, Moreno, JM. Fundamentos de Electrónica Moderna. Teoría y Diseño de Circuitos. s.I, s. e. 1998, Pág. 60 - 75. REYES, C. Micro controladores PIC programación en Basic. Ecuador. Rispergraf. 2006. Pág. 15 -30, 55 - 73INTERNETMATLAB (10/07/2009) http://www.monografias.com/trabajos5/matlab/matlab.shtml (20/07/2009)
  92. 92. - 92 - http//www.scribd.com/doc/15532859/MANUAL-DE-GUI-EN-MATLABMAX (15/07/2009) http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/max232.pdfMICROCONTROLADOR (7/09/2009) http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39582b.pdfODOMETRIA (25/07/2009) http://optimus.meleeisland.net/ROBOTICA (30/06/2009) http://es.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B3tica (3/07/2009) www.foxitsoftware.com (3/07/2009) http://nsl.csie.nctu.edu.tw/NCTUnsReferences/mv05-georouting.pdfREGULADORES (15/09/2009) http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/LM1117.pdf (15/09/2009) http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/228/390068_DS.pdfSENSOR GP2D12 (20/07/2009) http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDFSERVOS
  93. 93. - 93 - (20/08/2009) http://www.todorobot.com.ar/documentos/servomotor.pdfXBEE (5/08/2009) http://www.rev-ed.co.uk/docs/xbe001.pdf (6/08/2009) http://www.sebest.com.ar/?q=node/61 (7/08/2009) http://www.rev-ed.co.uk/docs/xbe001.pdf
  94. 94. - 94 -ANEXOS

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