TANK-BOT

ROBOT-TANK


INTRODUCCION

Una de las limitantes para los seres humanos es la inaccesibilidad a lugares donde sufrieron una catástrofe, llámese derrumbe de un edificio, casa por distintos factores ya sea humanos, naturales, etc.
Otra de las dificultades que tenemos es la incertidumbre en lugares que no conoces o no podemos controlar que podría poner en riesgo la vida de alguna persona.
Para poder solucionar esto se opto por desarrollar un prototipo robótico para poder resolver esta necesidad sin poner en riesgo la vida o integridad de una persona. Tal prototipo tendrá varias versiones, esta es la inicial para poder ambientaremos sobre el tema y así poder corregir varios errores y mejorar el diseño final.

MODULO MOVIL

Para el diseño del móvil se opto por una tracción tipo oruga para así poder transitar en cualquier lugar sin tener ningún problema. Para accionar el juego de orugas se eligieron un par de moto-reductor con una tracción de 4.7 kg/cm, trabajan con un voltaje de 3-6volts.
La plataforma del móvil es en 2 niveles, el primer nivel es donde está toda la alimentación, 3 pilas AAA NI-MH de 600maH para los motores y una pila alcalina de 9 Volts para la circuitería y la pinza.
En el segundo nivel se encuentra montada la tarjeta controladora, la pinza con su respectiva articulación para poder subir-bajarla y la mini cámara a color RF.
foto1: Juego de orugas y moto-reductores. foto2:pinza y articulaciòn. foto3:pinza y articulaciòn montada. foto4.ViSta lateral del movil. foto5.Vista de las baterias foto.camara.

TARJETA CONTROLADORA

Constituida principalmente por un Micro 16f877 es el que se encarga de decodificar el paquete de datos enviados desde la interfaz para poder así realizar alguna tarea. Además cuenta con un driver para controlar los moto-reductores y sus respectivos conectores para la pinza, la articulación del brazo y el sensor de temperatura.
Foto6:Tarjeta Controladora.

MODULO DE LA PC

Este modulo está conformado por 2 partes, una es la tarjeta electrónica que consta de un xbee-pro, unos led indicadores y un max 232 para poder enlazar los datos provenientes de la interfaz.
El xbee-pro es un trans-receptor que trabaja a una frecuencia de 2.4GHZ, a una velocidad de transmisión de 9600 baud.


La interfaz se desarrollo en visual basic 6.0 en donde se muestra los botones para poder accionar el móvil en las siguientes direcciones: izquierda, derecha, adelante, atrás y paro. También cuanta con la opción de mostrar temperatura que captura el móvil desde su pinza. Para poder manipular la pinza y el brazo la interfaz cuenta con 2 barras que se pueden deslizar de grado en grado o giro completo para poder tener más control sobre la apertura de la pinza y el accionar del brazo para poder subir o bajar la pinza.
Otra de las funciones de la interfaz es mostrar el video en tiempo real que obtiene la cámara montada en el móvil, cuenta con la opción de reconocer la tarjeta de tv y guardar fotos de alguna cosa en particular, para así poder analizar detenidamente el ambiente.
VIDEOS DEL

FUNCIONAMIENTO:

II.-Sistema de Procesamiento, Almacenamiento y Sensado.

Para el diseño y desarrollo del hardware del higrotermògrafo se opto por el pic18f2520 como parte medular del sistema, este será el encargado de llevar a cabo la comunicación con el sensor de temperatura y humedad que es comunicación “i2c”.

Después de que se tiene el valor de la lectura del sensor el PIC calcula el valor final de temperatura y humedad, esto se lleva a cabo cada 1 minuto en el cual se muestra en un LCD y se guarda en un arreglo hasta que el numero de muestras sea igual al que el usuario allá seleccionado(puede estar en el rango de 10 min- 60 min) una vez que se cumpla ese tiempo se saca un promedio de estas lecturas y se guardan en una memoria eeprom 24LC256 de Microchip(se comunica mediante el protocolo “i2c”) , la memoria puede soportar hasta 6 meses de almacenamiento usando la opción de 10 min, siendo la más primordial que se nos pidió para el desarrollo de este sistema.

El control o conteo del tiempo se lleva acabo usando el Timer0 del PIC que es casi tan exacto que un reloj de tiempo real, para tener mayor confianza en este implementación se probo por varios días, semanas y meses para poder confiar en él al 100% o por si necesitara algún ajuste.

Una vez que el usuario desee vaciar todo la información a la PC, solamente necesita conectarla al sistema mediante un cable serial y mandar el protocolo correspondiente a esta opción de descarga e inmediatamente el PIC empieza a leer y transmitir cada una de las mediciones guardadas en la memoria 24LC256.

Este sistema se comparo y se calibro con 2 estaciones que usan gente de Ciencias Atmosféricas y de 1 de un producto de las mismas características comercial.

Robot Mòvil Explorador

IV.-Sistema de Mando(Master)

Sistema de Mando(Master) de este móvil está conformado por la interfaz elaborada en Visual Basic 6.0 y un trans-receptor X-BEE, en la interfaz de puede seleccionar que acción quiere el usuario que el móvil realice ya sea moverse hacia adelante, atrás, izquierda, derecha o paro. También se usuario puede pedir información de cualquiera de los sensores incorporados en el robot ya sea temperatura, inclinación, distancia o bien activar las luces de forma manual así como también mover los 2 servomotores de la posición en “X” y ”Y”.

Una vez seleccionada la acción se manda esa información vía serial al trans-receptor X BEE y este a su vez lo transmite al trans-receptor que esta montando en el móvil.
Cuenta con una rutina que hace girar la articulación PAN & TILT con una resolución de un grado, en cada grado el sensor ultrasónico sensa la distancia y en la interfaz se muestra el mapeo del plano o lugar donde se encuentra el móvil detectando los obstáculos que existen en el lugar así el usuario podrá tomar decisiones antes de chocar con alguno.

Atmega32 + Comunicaciòn RS485

En este ejemplo se muestra la comunicación RS485 utilizando 2 Atmega32 y la PC.
Esta red tiene 3 nodos un maestro y 2 esclavos, el maestro es uno de los 2 atmega32los 2 están sensando temperatura proveniente de un LM35 el valor de la lectura se manda a la PC junto con un carácter para que el nodo esclavo(PC) sepa diferenciar a quien pertenece ese valor.



El archivo completo se puede descargar en la sección de descargas de BASCOM AVR,es un ejemplo muy sencillo para probar la comunicación y entender o experimentar con los integrados que llevan a cabo la conversión de RS232 a RS485 o viceversa, cada uno cuenta con una habilitación, si se pone en “0” esta en modo RX(recibe), si está en “1” es TX(transmite).

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III.-Sistema de Procesamiento y Control(Slave)

El proceso es el siguiente desde la parte del modulo Maestro mandamos la o las ordenes que nuestro móvil valla a realizar, todo esto se hace de manera inalámbrica usando trans-receptores XBEE PRO-ZNET , esto quiere decir que tenemos una comunicación bidireccional así que podemos mandar y recibir datos desde cualquiera de los 2 módulos (MASTER - SLAVE) .
Para tener mayor confiabilidad en nuestra comunicación se desarrollo un protocolo de comunicación basado en los RTOS (sistemas de tiempo real), una de las ventajas de este protocolo es que podemos expandir esto a mas nodos o robot manipulándolos desde un solo modulo maestro.
Después de recibir la orden vía RF el PIC procesa el paquete de datos y empieza a desenvolver todas sus aplicaciones que tiene.
Entre ellas se encuentra la de sensado de temperatura así se podrá saber que temperatura tiene el ambiente donde está trabajando.
Otra de las cualidades con las que cuenta este móvil es el de poder sensar la distancia en que se encuentra un obstáculo o hacer un mapa con una visión de 180º o 90º del ambiente así el usuario tiene una mejor conocimiento del lugar y tener tiempo suficiente para tomar buenas decisiones a la hora de mover el móvil, todo esto se hace mediante el sensor ultrasónico SRF 05(antes explicado en este blogs) y una articulación PAN & TILT constituida por 2 servomotores que permiten al sensor tener una visibilidad de 180º en la posición en X y 180º en la posición en Y, además en la parte superior de esta articulación está montado un sistema de luces en caso que sea requerido.
También cuenta con un sensor de inclinación para poder conocer el estado del móvil y así poder evitar posibles volcaduras.
foto1:articulación PAN & TILT y sensor SRF 05 foto2:Pruebas de la comunicaciòn y algunas de sus funciones. foto3:Placa ya montada en el mòvil.
Video1:Pruebas en Protoboard
Video2:Pruebas con la placa montada.

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II.-SISTEMA DE TRACCIÒN

Para la parte de la tracción del móvil se usaron 4 moto-reductores con un torque cada uno de 3.0 kg/cm, la tensión de alimentación de estos motores es de 5-6 volts DC.
Las ruedas son de rin de plástico con llanta de hule para tener mayor adherencia en varias superficies, estas tiene un diámetro de 7 cm. Con todo esto el móvil cuenta con tracción 4 * 4 y un buen torque para poder explorar varias superficies sin tener problema así como soportar la carga de toda la alimentación, chasis y circuitería.

V. SISTEMA DE MONITOREO

Los sistemas para monitoreo y evaluación de las condiciones del agua se encuentran en la parte interior frontal del submarino, un turbidímetro digital y un mecanismo extractor de muestras de 3 mililitros, en la torrecilla se ubica un sensor de temperatura LM35 externo y un tipo de radar que se fabricó con un micrófono electret para conocer el estado del ambiente acuático y detectar impactos contra rocas o peces debido a que no contamos con una cámara inalámbrica.



Para exploraciones a poca profundidad se colocó en la torrecilla una lámpara fabricada con una bombilla de 3 volts de DC. A continuación se describe cada uno de los sistemas antes mencionados.
A. TURBIDIMETRO DIGITAL Y VISIBILIDAD
La turbidez se define como la oposición que ofrece una sustancia al paso de la luz y que es mayor que la que presenta naturalmente en estado puro. El agua en estado puro es transparente, y es la presencia de sólidos suspendidos la que reduce la transmisión de la luz dispersándola o absorbiéndola. Basados en el principio anterior se construyó un turbidímetro para determinar la calidad del agua con componentes sencillos tales como un led ultraluminoso actuando como emisor y una fotorresistencia (LDR) actuando como receptor. Cuando el LDR tiene una resistencia baja significa que la luz que pasa a través del agua se dispersa porque no tiene muchas partículas suspendidas, todo lo contrario sucede cuando la resistencia de la fotorresistencia es alta, ya que en este caso la luz es absorbida y la calidad del agua es baja.
Para el caso de la visibilidad, esta la medimos en porcentaje de uno a cien con ayuda de las lecturas del turbidímetro, diremos que existe poca o nula visibilidad cuando la turbidez sea alta (baja calidad del agua) y declararemos buena visibilidad cuando la calidad del agua sea casi pura.
B. ESTRACTOR DE MUESTRAS (3mm)
Si se desea hacer un análisis químico minucioso del agua en la que el prototipo se encuentra inmerso, se cuenta con un extractor de muestras de 3 mililitros que es capaz de extraer y almacenar una muestra de agua en el momento que se decida. El sistema extractor consta de una jeringa de 3mm, un motor de 5 volts y un sistema de rieles y engranes que hacen posible la obtención. Por ultimo volvemos a activar el motor de 5 volts para sacar la muestra y depositarla en un recipiente.


Fig.2.ESTRACTOR DE MUESTRAS (3mm)

C. SENSOR DE TEMPERATURA
Para realizar un estudio completo del agua se requiere que un sensor nos diga cual es la temperatura actual en alguna zona en particular del cuerpo de agua, para ello colocamos un sensor de temperatura analógico modelo LM35 en el exterior del submarino para realizar lecturas cada segundo.


Fig.2. Vista frontal de la torrecilla, lámpara y sensor de temperatura

D. DETECTOR DE SONIDO
Una vez sumergido el submarino podemos perderlo de vista conforme se va hundiendo y debido a que no contamos con una cámara inalámbrica no podemos saber cuales son las condiciones del ambiente acuático, por lo que se fabrico un tipo de radar, que mas bien seria un detector y medidor de sonidos, tales como el sonido de un cardumen, objetos o vehículos encima del submarino, impactos contra el lecho acuático, etc. El medidor de sonido se construyó con un micrófono electret, el cual se polarizó y amplificó con una ganancia de 100 únicamente, gracias a que las ondas sonoras se desplazan con más rapidez y eficacia por el agua que por el aire seco.

Robot Móvil Explorador

El siguiente proyecto tiene por propósito el diseño y la implementación de un robot Móvil explorador, el cual sea un vehículo diseñado para avanzar en superficies desconocidas, explorando su entorno, con la capacidad de mapear el terreno y verificar las condiciones del lugar; además, mantendrá comunicación con una central, la cual designa las tareas a cumplir.
Pretende resolver el problema de inaccesibilidad del hombre en ciertas zonas con condiciones desconocidas ocasionadas por diversas situaciones, con la finalidad primordial de no arriesgar la integridad física o la salud de una persona.

I.-DISEÑO DEL CHASIS

Para el diseño del chasis se opto por usar acrílico de 3 milímetros de espesor para tener mayor protección para los componentes de control del móvil. La forma de esta es parecida a un carro anfibio fue unida mediante tornillos y para sellarla al 100% las uniones se pegaron con cianoacrilato, así se evitara posibles filtraciones de agua o cualquier otro liquido.