Implementaciﾃｳn de Robots con la plataforma Arduino Luisa Fernanda Garcﾃｭa Vargas - Flor ﾃ］gela Bravo Sﾃ｡nchez
Implementación de Robots con la plataforma Arduino El taller está dirigido a todo aquel que desee iniciarse en la programación de robots con el hardware libre Arduino.
Implementación de Robots con la plataforma Arduino
A través de entornos de programación gráfica para sistemas Arduino, los campuseros aprenderán a controlar elementos que hacen parte de un robot sin necesidad de tener conocimientos especiales en programación. Tomda de: http://www.oupe.es/es/Secundaria/Tecnologias/proyadarvenacional/Galeria%20documentos/tecnologia s_nac_4_interiores.pdf
MATERIALES DEL TALLER
MATERIALES
ARDUINO UNO R3
Un cable USB tipo AB
MATERIALES
Computador
Montajes para las pruebas IMPORTANTE Sistema operativo: Windows, Mac or Linux (Debian)
SOFTWARE
IDE DE ARDUINO
SCRATCH PARA ARDUINO S4A
CONCEPTOS BÁSICOS
LED (Light Emitting Diode) Usos:
Indicadores de estado (encendido/apagado) Pantallas electrónicas de LEDs Control remoto (LEDs infrarrojos) Iluminación
Alumbrado público y semaforización Pantallas electrónicas Iluminación de edificaciones y estructuras Iluminación decorativa
Imágenes tomadas de http://4.bp.blogspot.com/99yCe6pqfQY/T79VAENIvLI/AAAAAAAABoo/mfsy1qZdj5w/s1600/que+son+leds.jpg
POTENCIÓMETRO Es una resistencia variable Usos: Elemento de control en los aparatos electrónicos. Ej: control de volumen Detectar posición de dispositivos. Ej: posición de la articulación de un brazo robótico Imágenes tomadas de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b5/Potentiometer.jpg/220px-Potentiometer.jpg, http://imagenes.unicrom.com.s3.amazonaws.com/descripcion_potenciometro1.gif
FOTORESISTENCIA o LDR Usos:
Control de iluminación. Ej: Encendido y apagado de luces automáticamente Detectar fuentes de luz. Ej: robot seguidor de luz Detector la presencia Imagen tomada de http://www.epysteme.us/shop/img/p/27-68-large.jpg
Interruptor eléctrico Usos:
Encendido y apagado. Ej: interruptor de un bombillo. Activar momentáneamente un dispositivo (pulsador). Ej: timbre. Detector de obstáculo
SERVOMOTOR Usos Cualquier sistema que requiera un posicionamiento mecánico preciso y controlado Aeromodelismo (alerones, timón, etc.) Movimiento de cámaras de vigilancia Robótica. Ej: Brazo robótico, control de ruedas motrices.
CONCEPTOS BÁSICOS Una señal es analóga cuando puede tomar infinitos valores entre su valor mínimo y máximo. Elementos analógicos: Entrada: potenciómetro Salida: intensidad de luz Vref Vcc
t
CONCEPTOS BÁSICOS Una señal es digital cuando puede tomar solo dos valores (valores finitos). El máximo está asociado a: 1, on, verdadero, fuente El mínimo está asociado a: 0, off, falso, tierra
Elementos digitales: Entrada: pulsador Salida: prendido – apagado V abierto - cerrado on
off t Imagen tomada de: http://www.bricogeek.com/shop/200-589large/interruptor-on-off-cuadrado.jpg
INSTALACIÓN DEL IDE DE ARDUINO
Instalación de Arduino PASO 1 Descargar la IDE de Arduino de la página oficial según el sistema operativo. Link de descarga: http://arduino.cc/es/Main/Software (Español) http://arduino.cc/en/Main/Software (Ingles) Disponible para: Windows Mac OS X Linux
Instalaci贸n de Arduino en Windows Contiene los drivers necesarios para hacer funcionar la placa Arduino con nuestro PC.
IDE de Arduino
Instalaciรณn de Arduino en Windows โ ข Instalaciรณn del Driver
Instalaciรณn de Arduino en Windows โ ข Instalaciรณn del Driver
Instalación de Arduino en Linux
En el siguiente enlace se encuentran las guías para la instalación del IDE de Arduino según la versión de Linux que se tenga. http://arduino.cc/playground/Learning/linux
IDE DE ARDUINO Menú Botones de acceso rápido
Editor de texto para escribir el código
Área de mensajes
Consola
CONFIGURACIÓN DEL IDE DE ARDUINO 1
2
3
CONFIGURACIÓN DEL IDE DE ARDUINO 1
2
3
INSTALACIÓN SCRATCH PARA ARDUINO-S4A
INSTALACIĂ“N DEL S4A PASO 1: Descargar e instalar el software S4A dependiendo del sistema operativo. Link de descarga: http://seaside.citilab.eu/scratch/downloads Disponible para: Windows, Mac or Linux (Debian).
INSTALACIÓN DEL S4A PASO 2: Instalar el firmware de S4A para que la tarjeta pueda comunicarse con este programa. Link del firmware de S4A: http://seaside.citilab.eu/S4AFirmware14.pde 1. Copiar el código del firmware de S4A 2. Pegarlo en el IDE de Arduino 3. Descargarlo a la tarjeta
INSTALACIÓN DEL S4A PASO 3: Finalmente se ejecuta S4A y de realiza el diseño haciendo uso de las librerías de bloques
INTRODUCCIÓN A S4A
S4A
CONFIGURACIÓN PUERTOS
Salidas digitales (pines digitales 10,11 y 13)
Salidas analógicas (pines digitales 5, 6 y 9) Entradas digitales (pines digitales 2 y 3) Entradas analógicas (pines de entrada analógica A0 – A5) Servomotores RC (pines digitales 4, 7, 8 y 12) 5V 0V
Funciones båsicas  Salidas digitales Asignar valores (encendido/apagado) a las salidas digitales de la tarjeta Arduino
Funciones básicas Salidas analógica Asignar valor (0-255 que corresponden a 0-5 voltios) a salidas analógicas de la tarjeta Arduino
Funciones båsicas  Entrada digital Leer estado de un sensor digital (encendido/apagado)
Funciones básicas Entrada analógica Leer los valores de un sensor analógico (0-1023 que corresponden a 0-5 voltios)
Funciones básicas Control Servomotor Girar un servomotor para colocarlo con un ángulo concreto (0° - 180°)
Entradas anålogas y digitales  Monitoreo de los valores de los puertos de entrada anålogos y digitales
Funciones básicas Controlar la ejecución de un programa
Funciones båsicas  Definir cuantas veces se repite las instrucciones
Repite siempre las instrucciones
Repite 10 veces las instrucciones
Funciones básicas Esperar cierto tiempo para continuar con la siguiente instrucción
Funciones básicas Ejecutar una instrucción solo cuando se cumpla una condición Si cumple la condición ejecuta la instrucción
(1) (2)
Si cumple la condición ejecuta la instrucción (1) de lo contrario ejecuta la (2)
Funciones båsicas  Crear una variable
Retorna el valor Asigna un valor Le suma un valor Oculta o muestra la variable en la pantalla
PROGRAMACIÓN DEL ARDUINO CON S4A
EJERCICIO 1: LED INTERMITENTE Objetivo: Encender y apagar un LED
Imagen tomada de: http://3.bp.blogspot.com/_I07DBaBH6X4/TUtlA329iI/AAAAAAAAAUs/jvtLDn8qHxA/s1600/leds.jpg
EJERCICIO 1: LED INTERMITENTE MONTAJE 1
PUERTO 13
5V GND
LED
220Ω
EJERCICIO 1: LED INTERMITENTE Paso a Paso
1. 2. 3. 4.
Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el c贸digo por siempre Poner el puerto digital 13 a 5V (Encendido) Poner un tiempo de espera para ejecutar la siguiente instrucci贸n (tiempo de encendido del led). 5. Poner el puerto digital 13 a 0V (apagado) 6. Poner un tiempo de espera para ejecutar la siguiente instrucci贸n (tiempo de encendido del led).
EJERCICIO 2: LED + POTENCIÓMETRO Variación de la intensidad de luz de un LED con un potenciómetro
EJERCICIO 2: LED + POTENCIÓMETRO MONTAJE 2
5V GND
5
A0
EJERCICIO 2: LED + POTENCIÓMETRO Paso a paso
1. 2. 3. 4.
Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el código por siempre Crear dos variables: intensidad y potenciómetro Asignar a la variable potenciómetro el valor leído en la entrada análoga A0 5. Asignar a la variable intensidad el valor redondeado de potenciómetro/K donde K=1024/255 (factor de reducción) 6. Asignarle a la salida analógica 5 el valor de la variable intensidad
EJERCICIO 3: LED + PULSADOR  Encender y apagar un LED por medio de un pulsador
EJERCICIO 3: LED + PULSADOR MONTAJE 3 13
2
5V GND
EJERCICIO 3: LED + PULSADOR Paso a paso
1. 2. 3. 4.
Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el código por siempre Usar un bloque condicional si…si no Preguntarse si es cierto (true) que la entrada digital 2 esta a 5V (presionado el pulsador) 5. Si es verdad: Poner el puerto digital 13 a 5V (Encendido) 6. Si es falso: Poner el puerto digital 13 a 0V (apagado)
EJERCICIO 4: LED + FOTOCELDA
 Control de la frecuencia de parpadeo de un LED mediante una fotocelda
EJERCICIO 4: LED + FOTOCELDA MONTAJE 4 13
5V
GND
A0
EJERCICIO 4: LED + FOTOCELDA  Paso a paso
1. 2. 3. 4. 5.
Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el cĂłdigo por siempre Crear una variables llamada Fotocelda Poner el puerto digital 13 a 5V (Encendido) Poner un tiempo de espera igual a la variable fotocelda dividido 400 (tiempo de encendido del led). 6. Poner el puerto digital 13 a 0V (apagado). 7. Poner un tiempo de espera igual a la variable fotocelda dividido 400 (tiempo de apagado del led).
EJERCICIO 5: SERVO+POTENCIÓMETRO Control de posición un servo con un potenciómetro 0° 180°
Imagen tomada de: http://www.roboticapy.com/tienda/images/900-00005-M.jpg
EJERCICIO 5: SERVO+POTENCIÓMETRO MONTAJE 5 8
5V
GND
A0
EJERCICIO 5: SERVO+POTENCIÓMETRO Paso a paso 1. Iniciar el programa al presionar bandera 2. Ubicar el servo conectado en el puerto 8 a 90° 3. Repetir el código por siempre 4. Crear dos variables: Sensor y Ángulo 5. Asignar a la variable Sensor el valor leído en la entrada análoga A0 6. Asignar a la variable Ángulo el valor redondeado de la variable sensor*K donde K=180/1024=0.18 7. Ubicar el servo conectado en el puerto 8 al ángulo dado por la variable Ángulo
EJERCICIO 6: CONTROL MOTOR DC Control del sentido de giro de un motor dc a través de un pulsador
EJERCICIO 6: CONTROL MOTOR DC MONTAJE 6 11 10 5
5V
GND
2
EJERCICIO 6: CONTROL MOTOR DC Puente H: L293D
Pin 0
Pin 1
Giro del Motor
Encendido (5V)
Apagado (5V)
Adelante
Apagado (5V)
Encendido (5V)
Atrás
Imagen tomada de: http://www.ectinschools.org/images/techno/pic/image009.jpg
EJERCICIO 3: LED + PULSADOR Paso a paso 1. Iniciar el programa al presionar bandera 2. Repetir el código por siempre 3. Usar un bloque condicional si…si no 4. Preguntarse si es cierto (true) que la entrada digital 2 esta a 5V (presionado el pulsador) 5. Si es verdad: a) Poner el puerto digital 10 a 5V (encendido) b) Poner el puerto 11 a 0V (apagado) c) Poner la salida analógica 5 a 100 6. Si es falso: a) Poner el puerto digital 10 a 0V (apagado) b) Poner el puerto 11 a 5V (encendido) c) Poner la salida analógica 5 a 100