Robótica

El propósito de esta página es compartir mi afición sobre la robótica y la microinformática. Y como la mejor forma de aprender algo es ponerse a hacerlo quiero describir el trabajo que he realizado para construir un pequeño robot en forma de coche teledirigido autónomo.

Una imagen de la versión actual del robot se puede ver aquí.

Robot autónomo móvil

Por robot autónomo móvil se entiende un dispositivo que tenga las siguientes capacidades [wiki]:

Obtener información de su entorno
Actuar durante un cierto tiempo sin intervención humana
Moverse todo él o alguna de sus partes en el espacio operativo sin ayuda humana
Evitar situaciones que puedan dañarle o dificultar su trabajo

Con estas premisas y un poco de imaginación nos podríamos plantear construir infinidad de artilugios cual de ellos más inteligente y sofisticado, pero como mis posibilidad son limitadas he querido partir de unas "líneas de diseño" que faciliten el trabajo y lo puedan hacer realizable, al menos para empezar.

Líneas de diseño

Para el diseño del robot he considerado las siguientes premisas:

Diseño económico, evitando la necesidad de herramientas costosas
Mecánica sencilla, que no requiera habilidades especiales para su construcción
Bajo consumo que permita la alimentación con baterías con una autonomía suficiente
Utilización de componentes simples y fáciles de conseguir
Intentar reciclar componentes

Estas premisas han hecho que me decidiera por una arquitectura modular que está dividida en tres niveles:

La parte móvil o robot en sí. Está formada por una plataforma que contiene:

El sistema de movimiento que está formado por tres ruedas, dos motrices en la parte trasera y una de giro libre en la parte delantera
Motores (uno para cada rueda) con mecánica reductora y encoder para medir la velocidad de cada uno.
Baterías para alimentar al conjunto.
Electrónica de control basada en el microcontrolador PIC
Módulo de radiofrecuencia de transmisión de datos
Sensores para detectar obstáculos

El sistema de control, comunicada por un enlace radio con la parte móvil. Este es el elemento inteligente del robot que le debe dotar de la autonomía suficiente para que se se pueda llamar "robot autónomo".
El interfaz de monitorización, con una interfaz gráfica que comunicará por una conexión TCP/IP con la parte de control.

Con este diseño se pretende simplificar al máximo la parte móvil del robot, de forma que su construcción se pueda abordar con un microcontrolador sencillo. Al mismo tiempo, utilizando un ordenador independiente para la parte de control (de sobremesa o del tipo PC/104), los algoritmos de control más complejos se pueden desarrollar en herramientas de alto nivel con prestaciones que no están disponibles en los microcontroladores sencillos.

Para el control de bajo nivel en la parte móvil he elegido un microcontrolador de la familia PIC, el PIC16F876 y el PIC18F252, porque se pueden adquirir fácilmente a un precio modesto, el software de programación lo proporciona el fabricante de forma gratuita y no es necesario adquirir un costoso sistema de desarrollo para su programación pues es relativamente sencillo construir un programador.

Los detalles para construir el programador y el software para cargar el programa en el controlador está descrito más abajo en la parte de diseño.

Una fuente útil de material es el reciclaje de ordenadores viejos, sobre todo para conseguir conectores y cables que siempre son de utilidad. También resulta muy útiles los fotosensores de los ratones mecánicos para utilizarlos como encoders en los motores.

Aplicaciones

Aunque el objetivo principal del proyecto es aprender y darle rienda suelta a la actividad creadora desde un punto de vista tecnológico (aunque sea de andar por casa), no está de más pensar en alguna aplicación práctica.

Una primera aplicación era construir un robot limpiador que aspirara el suelo, o que lo barriera, pero a nivel comercial ya han aparecido artefactos para estos menesteres como roomba, karcher, scooba, etc.

Otra aplicación es un robot vigilante de la casa, que sepa moverse por ella y detecte que todo está en orden. Una vez construido el dispositivo móvil, bastaría con incorporarle una minicámara inalámbrica conectando el receptor a una capturadora de video del ordenador. Lo siguiente sería hacer una página Web que permita desde Internet controlar el robot y ver la imagen que transmite la cámara en tiempo real.

Detalles del diseño

Los detalles del diseño del robot se describe en los siguientes enlaces:

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