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Maker Faire de Barcelona

Este sábado 29 de Junio se celebró la primera Maker Faire de España: La Mini Maker Faire de Barcelona.

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Para los que no conozcan qué es una Maker Faire, copio parte de la nota de prensa que lo expresa perfectamente:

Un festival en el que hacer, crear, fabricar, confeccionar, reciclar, construir, pensar, jugar e inspirarse en el arte, la artesanía, la ingeniería, la música, la ciencia y la tecnología con toda la familia. Un escaparate de invenciones y creatividad.

Y así es, es un lugar donde la gente muestra lo que ha creado en su casa o en su empresa, un evento donde cualquiera puede ir y cualquiera puede participar. Puedes asistir como observador para ver qué novedades traen las empresas o ver qué inventos han hecho otras personas, pero si has/habeis hecho algo interesante (DIY y DIWO) y quieres mostrarlo, es el escaparate ideal, puesto que en esta feria tiene cabida de todo: desde unos origamis hasta robots avanzados, pasando por impresión 3d, música con cualquier elemento, hardware libre, corte y confección, etc.

Este fin de semana tenía que ir a Barcelona y en un rato libre aproveché para pasearme por la feria.

Makers of Barcelona fueron los encargados de organizar el evento en su local ubicado en la calle Bailén 11.

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Gracias a la colaboración del Ayuntamiento de Barcelona pudieron cortar la calle al tráfico y colocar los stands.

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Desde las 10 de la mañana ya hasta las 8 de la tarde el público pudo asistir de manera gratuita.

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Había dos zonas diferenciadas: la exterior, donde estaban los stands:

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y la interior en las instalaciones del MOB:

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Había mucha gente que se acercó al evento y estaba realmente sorprendida por todo lo que veía, y no es para menos, dada la diversidad de expositores y lo que mostraban. Aquí hay una lista de los que acudieron a la Mini Maker Faire.

Unos cuantos proyectos para os hagáis a la idea de lo variopinto que fue:

Electroxoc

uno_1

uno_2

Spaii

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The Junk Raft Armada

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Vectorealism

siete_1

siete_2

siete_3

Ro-botica

cinco_1

cinco_2

I Am Patchwork

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Lüme

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Bartendro 7

cuatro_1

cuatro_2

Por supuesto también hubo espacio para las impresoras 3D:

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seis_1

seis_2

tres_1

tres_2

Y para la música:

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Sólo me queda dar la enhorabuena a los organizadores y a los makers que asistieron. También recordaros que si os perdisteis esta Mini Maker Faire y os habéis quedado con ganas de ir, aún tenéis otra oportunidad de acudir a la de Bilbao el Sábado 13 y Domingo 14 de Julio de 9 de la mañana a 10 de la noche.

 

 

Retransmisión en tiempo real con la cámara de la Raspberry Pi

En el anterior artículo hablaba de cómo hacer un robot con el que se pueda hacer vigilancias o inspecciones. El problema que tenía era que la cámara no mostraba las imágenes en tiempo real.

Aprovechando que la fundación Raspberry Pi ha sacado a la venta la nueva cámara que se acopla al dispositivo a través de su propio puerto, he adquirido una para hacer pruebas con ella y ver si era capaz de conseguir la ansiada retransmisión (o streaming) en directo.

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Después de varias pruebas con vlc y el protocolo rtsp sólo había conseguido un flujo de imágenes con un retraso de 1 o 2 segundos, pero esto era insuficiente. Por suerte me encontré con este artículo que hablaba de hacerlo con netcat y mplayer. Configurando bien los parámetros se puede tener una secuencia de vídeo muy fluida, o lo que es lo mismo, streaming en tiempo real.

Primero desde el ordenador (ya sea linux, Mac OS o Windows -con este netcat-) ejecuto el siguiente comando:

Mac OS

Linux y Windows:

Es significado es que netcat escucha por el puerto 5001 y todo lo que reciba se lo pasará al mplayer por la entrada estándar. MPlayer espera una retransmisión de 60 marcos por segundo y guardará el contenido en un buffer de un mega.

Después desde la Raspberry Pi con el sistema operativo Raspbian ejecuto el siguiente comando:

El programa raspivid envía durante 1000 segundos una imágen de 640×480 píxeles volteada horizontal y verticalmente por la salida estándar y sin mostrar la previsualización. El netcat lo envía a la ip 192.168.1.37 por el puerto 5001.

El resultado es este:

Tanto el ordenador como la Raspberry PI están conectados al router y funciona bastante bien, pero para hacerlo mejor lo ideal sería conectar ambos por wifi mediante ad-hoc.

Televigilancia con un coche RC, arduino y la raspberry pi

¿Quién no ha tenido alguna vez la necesidad de poder ver nuestra casa desde otro lugar (oficina, hotel, otra casa, etc), o poder hacer inspección de tuberías, respiraderos o sitios inaccesibles? La idea que planteo en este artículo es la de un coche teledirigido al que podemos manejar remotamente mediante wifi y que veamos por donde va.

vigilancia

Principalmente está compuesto de un coche RC, una placa arduino duemilanove (o UNO) con una motorshield y una raspbery pi modelo B con dos USB (un WIFI y una webcam) y el sistema operativo Raspbian.

El funcionamiento es sencillo: Por un lado con un programa en python que se ejecuta en la raspberry pi hacemos un servidor que reciba los comandos por tcp/ip, estos son enviados mediante el puerto serie de la raspberry pi al puerto serie del arduino, que será el encargado de manejar la motorshield para mover el conjunto. Por otro lado en la propia Raspberry Pi hacemos streaming de vídeo para que podamos ver a través de su webcam remotamente.

Todo está alimentado con una batería Lipo 7,4 V. (2S)  de 1000 mAh. Por un lado está conectado directamente a arduino y por otro a un regulador UBEC para alimentar a la raspberry pi a través de los pines GPIO de 5v y GND.

La comunicación entre la rasbperry Pi y arduino se hace simplemente con un cable, ya que no es necesario ninguna protección al ser el pin TX de la raspberry pi el que se conecta al pin RX de arduino, y por tanto no hay riesgo con los voltajes diferentes (siempre y cuando no reprogrames arduino, si es así desconecta el cable de RX hasta haber terminado).

arduino_raspberry

El programa de Arduino es bastante simple, sólo comprueba si existe un byte en el puerto serie y si lo hay lo interpreta para saber qué movimiento hay que hacer con los motores. Se parte del byte 0x30 (0 en ASCII) y se comprueban sus bits:

  • Si el bit 0 está activado el coche va hacia delante.
  • Si el bit 1 está activado el coche va hacia atrás.
  • Si los bits anteriores están desactivados entonces el coche no se mueve.
  • Si el bit 2 está activado gira las ruedas a la izquierda.
  • Si el bit 3 está activado gira las ruedas a la derecha.
  • Si los bits anteriores están desactivados entonces la dirección el coche permanece recta.

En el lado de la Raspberry Pi hay que instalar primero varias cosas:

Editado 17/04/2014: Desactivar la consola serie que viene por defecto activada:
En el fichero /etc/inittab poner una almohadilla (#) al principio en la línea:
T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
En el fichero /boot/cmdline.txt sustituir la línea:
dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait
por
dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait
Finalmente hay que reiniciar la Raspberry Pi para que coja los cambios.

Después hay que dar permisos de lectura y escritura al puerto serie:

A continuación creamos un fichero llamado servidor.py:

Este programa python se encarga de crear un socket tcp/ip que escucha por el puerto 1976 , cuando alguien se conecta a este puerto entonces permanece a la espera de recibir los bytes que posteriormente enviará a Arduino a través del puerto serie.

Finalmente crearemos un fichero llamado webcam.sh con el siguiente contenido (cambiar 192.168.1.133 por la ip que tenga vuestra raspberry pi):

Este programa shell arrancará un servidor de streaming con GStreamer. De momento GStreamer es el software que conozco que funciona más rápido enviando imágenes con un retardo de 2 segundos, ffmpeg tenía un retardo de hasta ¡¡¡ 10 segundos !!!. La idea la cogí de aquí.

Ahora que ya tenemos lo necesario en nuestra parte del coche, necesitamos configurar el router para redirigir los puertos 22, 1976 y 5000 hacía la ip que tenga la Raspberry Pi.

Desde el ordenador remoto necesitaremos tener el programa VLC para el recibir el streaming, un cliente de ssh  (en windows el mejor es el putty) y Processing para enviar los comandos.

Los pasos para hacer que nuestro sistema de televigilancia son los siguientes:

Conectar mediante ssh a la raspberry pi y ejecutar el comando:

Abrir otra sesión de ssh y ejecutar el comando:

Arrancar VLC y abrir una ubicación de red poniendo la siguiente línea, con esto podremos ver lo que hay frente a la webcam (cambiar 192.168.1.133 por la ip que tenga vuestra raspberry pi):

Arrancar el Processing con el siguiente programa y ejecutarlo (cambiar 192.168.1.133 por la ip que tenga vuestra raspberry pi):

Si todo ha ido bien, ponemos la ventana de processing que nos ha abierto como activa cuando hemos lanzado el programa y pulsamos los botones de los cursores del teclado, momento en el cual veremos a través de la webcam (o en local si lo tenemos enfrente) cómo nos desplazamos.

Y finalmente un vídeo de cómo funciona:

Calcular el torque de los motores para un robot velocista o de sumo

Siguiendo con las calculadoras online, en esta ocasión pongo a vuestra disposición una calculadora para que podáis calcular qué motores necesitáis en vuestro robot velocista o de sumo para que se pueda mover a la velocidad deseada. Está basada en los conceptos de dinámica de la Society Of Robots, más concretamente en la calculadora RMF, pero simplificándolo bastante.

Cantidad de motores
Peso que el robot tiene que mover
Velocidad requerida
Aceleración requerida
Diámetro de la rueda
Velocidad del motor
Eficiencia del motor %
Torque del motor

Si borráis el campo de velocidad del motor, se recalculará para daros el valor más aproximado.

Conversor online de torque

Cuando queremos comprar un motor para nuestro robot una de las primeras cosas en que nos fijamos es el torque (o par motor), dicho de otro modo queremos saber la fuerza que tiene ese motor para girar un eje con una masa determinada a una distancia concreta. La medida estándar es el newton/metro pero existen otras medidas para representarlo, por eso en este artículo ofrezco un sencillo conversor (o calculadora como prefiráis) para hacer las conversiones entre las medidas más usadas. El uso de la sección de potencia es opcional y afectará directamente a los valores original y resultado. Espero que os sea útil:

Potencia
Velocidad
Masa Distancia
Original
Resultado

Si veis que falta alguna medida podéis pedirla en los comentarios para incluirla.

Cuentavueltas y cronómetro para robots velocistas

Cuando has fabricado un robot velocista y has hecho una pista para probarlo siempre es necesario medir los tiempos que emplea en dar una vuelta a la pista. Así podrás comprobar en cuantas décimas de segundo has mejorado tu robot. Ya sea porque le has cambiado el código de control, has ajustado alguna constante o porque hayas modificado algo de la mecánica; esas décimas que ahorres en dar una vuelta son cruciales para mejorar su rendimiento de cara a las competiciones. Puedes medirlo a mano con un cronómetro, pero nunca tendrás la precisión suficiente y el margen de error cuando quieres medir las mejoras en décimas de segundo es grande. En este artículo voy a explicar cómo fabricar un medidor de vueltas o cuentavueltas sencillo.

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El cuentavueltas se compone de dos módulos. El módulo principal contiene los siguientes materiales:

  • Un microcontrolador PIC16F628A.
  • Un display HD44780.
  • Un módulo bluetooth HC06.
  • Un regulador de tensión 7805.
  • Un LDR.
  • Un botón.
  • Un diodo led.
  • Un buzzer.
  • Un cristal de cuarzo de 20Mhz.
  • Dos condensadores de 22pF.
  • Un condensador de 0,1uF.
  • Un condensador de 0,22uF.
  • Una resistencia variable de 10K Ω.
  • Una resistencia de 220 Ω.
  • Una batería Lipo de 7,4V o 5 pilas de 1,5V o una pila de 9V.

cronometro

El módulo secundario en un puntero laser de 0,5mW. Es importante que su potencia sea de 0,5mW (NO 5mW como muchos) ya que valores mayores son peligrosos para la vista si por algún casual el haz de láser hace contacto con la retina de tus ojos (directamente o por reflejo especular). Úsalo bajo tu responsabilidad y con las medidas de seguridad adecuadas.

La idea es sencilla: el láser está apuntando constantemente hacia el LDR a pie de pista. Cuando el robot velocista pasa por delante corta el haz de láser y se registra en el sistema una vuelta. El sistema puede estar monitorizado tanto desde el propio display del módulo principal como remotamente desde un ordenador a través de bluetooth.

El LDR tiene un caperuzón negro hecho con cartulina negra para que no le afecte la luz de ambiente. El conjunto está pegado a una base de cartón para apoyarlo en el suelo y evitar que se mueva.

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El puntero láser tiene otro caperuzón negro hecho con la misma cartulina, pero está completamente tapado excepto por un agujero donde saldrá un haz de laser muy pequeño, pudiendo así ser cortado más fácilmente por el robot cuando pase por delante. El conjunto está igualmente pegado a una base de cartón para apoyarlo en el suelo y evitar que se mueva.

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Al principio hay que apuntar el láser hacia el LDR moviendo el puntero. Cada vez que el haz de láser incida sobre el LDR el diodo led se encenderá y se oirá un pitido en el buzzer. Así sabremos que está apuntando correctamente.

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Se pulsa el botón, se apaga el led y a continuación muestra los datos de la última carrera que ha grabado en la eeprom del microcontrolador.

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De izquierda a derecha y de arriba a abajo:

  • Tiempo de la vuelta actual (a 0 por que ahora no está corriendo).
  • Tiempo de la última vuelta dada.
  • Número de vueltas hechas.
  • Tiempo total de la carrera.

Se vuelve a pulsar de nuevo el botón, se enciende el led y se ponen los contadores a 0, esperando a que el robot corte por primera vez el haz del láser para empezar la cuenta.

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Cuando el robot pasa a través del haz de láser, se apaga el led y empieza a contar automáticamente.

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Cada vez que el robot corta el haz de láser, suena un pitido, se pone a 0 el contador de la vuelta actual, se actualiza el valor de la vuelta anterior y se suma 1 al número de vueltas. Así hasta que se pulse el botón o se llegue a la vuelta 10, momento en el que el cronómetro se parará para poder visualizar los resultados y guardarlos en la eeprom del microcontrolador.

Si se quiere volver a medir sólo hay que pulsar el botón de nuevo, se enciende el led, se ponen los contadores a 0 y se espera a que el robot corte el haz de láser de nuevo.

Todos los datos son enviados por bluetooth a 115200 bps, por lo que se puede hacer un seguimiento desde un ordenador usando Processing sin tener que estar cerca del display o para visualizarlo en una pantalla panorámica en un evento con espectadores.

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El sketch de processing: Cuentavueltas_Processing

El código fuente y el .hex del programa del microcontrolador PIC. Está hecho en PCW CCS: Cronometro_PIC

Programar un microcontrolador AVR remotamente mediante bluetooth

Los que llevamos un tiempo en esto de la robótica para concursos nos vamos dando cuenta que se pierde mucho tiempo en muchas cosas para hacer las pruebas a nuestros robots y dejarlos configurados correctamente. Una de las cosas que lleva más tiempo es reprogramar el robot cada vez que queremos cambiar algo en el firmware que no funciona: tienes que ir a por el robot, cogerlo, pararlo, llevarlo hasta el ordenador, quitarle la batería, ponerle el cable ICSP, seleccionar el fichero .hex, programarlo, ponerle la batería de nuevo, llevarlo a la pista, dejarlo en ella y activarlo.

Con este artículo nos vamos a ahorrar todos los pasos mencionados simplemente programando el firmware del robot mediante bluetooth gracias a un bootloader.

Aunque este artículo esté enfocado a la baby orangutan (atmel328P) y el módulo bluetooth CSR, podría funcionar con otros microcontroladores AVR (incluido Arduino) y otros módulos bluetooth.

Como comentaba antes, la posibilidad de programar el firmware de nuestro microcontrolador AVR mediante bluetooth se basa en un bootloader. Los bootloader permiten reprogramar el microcontrolador sin necesidad de tener que usar siempre un programador ICSP. En realidad no es más que un programa que se carga en la zona alta de la memoria y que cambiando los fuse bits del microcontrolador hacemos que sea el primero que se ejecute. Esta gran ventaja nos permite que el bootloader esté comprobando durante unos segundos si se envía información desde el puerto serie del microcontrolador, si es así, reprograma el microcontolador (excepto la zona de memoria del bootloader) con el código enviado y lo ejecuta, si no es así, entonces pasado un tiempo ejecuta el código que hubiese anteriormente. Como el puerto serie ya ha sido configurado por el bootloader, en nuestro programa ya podremos usar las rutinas de envío y recepción por el puerto serie sin la necesidad de tenerlo que configurar de nuevo.

El objetivo de este artículo no es explicar cómo hacer un bootloader, sino utilizarlo directamente. Por eso voy a usar uno ya hecho: KAVR. Este bootloader espera por el puerto serie que se le envíe el fichero .hex del código a programar, por lo que podríamos usar cualquier programa como Minicom (linux), Hyperterminal (windows xp) o, como en mi caso, Tera Term (windows 7).

Antes de usarlo hay que retocar los fuentes, por lo que debemos bajarnos el código fuente, descomprimirlo, entrar en el directorio bootloaderskavr-0.2_328P-14s y editar el fichero Makefile. Dentro de este hay 3 valores que cambiar dependiendo de nuestro sistema:

  • F_CPU: La velocidad de nuestro microncontrolador en hertzios, en el caso de la Baby Orangutan es 20000000.
  • BAUD: La velocidad del puerto serie en bps, en mi caso el bluetooth está configurado a 115200.
  • TIMEOUT: El tiempo que esperará el bootloader a posibles datos en el puerto serie antes de ejecutar el firmware anterior, en mi caso le he puesto 5000 (5 segundos).

Dentro de la misma carpeta tenemos que editar el fichero kavr.c y añadir a la lista de cabeceras la siguiente:

y justo antes de la línea

añadir las siguientes dos líneas que desactivan el watchdog (que explicaré más adelante) en el bootloader:

Después hay que recompilarlo para que nos genere el fichero kavr.hex Para ello usaremos el toolchain de AVR, que en mi caso está en directorio C:Program Files (x86)AtmelAVR ToolsAVR Toolchainbin:

A continuación debéis activar en el microcontrolador los fuse bits BOOTSZ y BOOTRST para indicarle que va a tener un bootloader, el BOOTSZ debe ser de 512 palabras para que quepa el KAVR:

Finalmente enviamos el fichero kavr.hex mediante ICSP al microcontrolador, esta será la última vez que tengáis que hacerlo 😉 .

Ya tenemos nuestro bootloader activo. Ahora hay que hacer nuestro programa, compilarlo y enviárselo mediante bluetooth a nuestro microcontrolador. Para ello previamente deberemos haber vinculado nuestro dispositivo bluetooth a nuestro PC. Después abriremos el puerto serie que se ha creado en la vinculación con los siguientes parámetros 115200,8N1,XON/XOFF:

Debido a la alta velocidad de transmisión he necesitado poner un retardo en el envío de cada línea de 1 ms, pero este ha sido mi caso y no se si os pasará igual si usáis otro módulo bluetooth (si ponéis todo el conjunto a una velocidad menor, por ejemplo 19200, no será necesario ese retardo en el envío con el módulo CSR). Lo del control de errores XON/XOFF lo implementa el bootloader, permite que el microcontrolador le diga al software de control de puerto serie que pare el flujo de datos mientras escribe en la memoria flash, así no se pierdan bytes por el camino al no poder procesarlos a tiempo.

Una vez abierto el canal de comunicación el bootloader nos enviará el texto KAVR indicando que está esperando a que le enviemos un fichero .hex:

Si no le enviamos el fichero en 5 segundos lanzará el programa que esté en la posición cero de la memoria flash, pero si no existiese tal programa, volvería el bootloader a ejecutarse. El fichero debe enviarse como fichero de texto, en Tera Term se hace en el menú FileSend File…

Si la programación ha ido mal, el bootloader enviará el símbolo ?. Si ha ido bien enviará el carácter S e inmediatamente se ejecutará el código.

Ahora sólo queda conseguir que cuando queramos programar otro firmware no tengamos la necesidad de acercarnos al robot y pulsar el botón de reset para que se resetee el microcontrolador y arranque el bootloader de nuevo. Por desgracia en los AVR no hay posibilidad de resetear mediante software, sin embargo hay un truco para lograrlo: El watchdog es un temporizador que si llega al final de su cuenta resetea el micro, por lo tanto para que no ocurra esto se debe poner a 0 el contador cada poco tiempo. El truco consiste en que cuando el microcontrolador reciba una orden a través del puerto serie, este lance un bucle infinito que no actualice el contador del watchdog, provocando su reseteo y en consecuencia ejecutando el bootloader.

A continuación pongo un ejemplo de código muy sencillo: Lo que hace el programa es activar la interrupción de recepción de carácteres. Después apaga y enciende un led en el pin PD7 cada 500 ms. indefinidatmente, pero cuando recibe una R por el puerto serie, cambia el valor de una variable a 1. Dentro del bucle principal se comprueba si esa variable está a 1, y si es así, envía OK por el puerto serie, activa el watchdog y se mete en un bucle infinito para provocar el reseteo.

En la siguiente imagen podemos ver cómo arranca el bootloader con el texto KAVR, como no hay nada que programar no sale nada más y arranca el programa principal, pero al cabo de poco se le ha enviado al programa una R y este ha respondido con un OK, a continuación el microcontrolador se ha reseteado arrancando de nuevo el bootloader y mostrando otra vez KAVR, se le ha enviado un fichero .hex y el bootloader ha respondido con una S indicando que todo ha ido bien y procediendo a ejecutar el programa principal:

Y aquí una demostración en vídeo:

L.I.O.S.: El robot de 10$

English version

Introducción:

Hace algún tiempo leí un artículo sobre un concurso para crear un robot con un coste de 10$ para el aprendizaje de robótica en escuelas con un coste admisible. Este concurso es el reto AFRON.

Así que me pareció una buena idea participar. Se me ocurrió que un robot  muy simple de hacer pero que es un buen punto de partida para aprender es un seguidor de luz, donde los sensores del robot están buscando si hay un foco luz y cuando lo encuentran se dirigen hacia el. Me puse a buscar los componentes, a construir el robot y al final he terminado a L.I.O.S. (Light input output system):

Como se puede ver en el vídeo, las ruedas y el chasis son de cartón de una caja reciclada. Aunque no se aprecie, los sensores son LDR, los motores son dos servos trucados para rotación continua, el cerebro es un microcontrolador PIC 12F683, tiene dos diodos led para indicar el estado y una batería lipo de 3,7V. y 130 mAh para alimentar el sistema.

Funcionamiento:

Nada más enchufar la batería los leds parpadean varias veces. Hay dos LDR que el microcontrolador está comprobando constantemente; si este detecta que en uno de ellos  hay una intensidad de luz grande, entonces enciende el led del lado del LDR y activa el servo del lado contrario (si la luz está a la derecha, entonces es la rueda izquierda la que tiene que moverse y viceversa); si ambos sensores detectan luz entonces los dos led se encienden y los dos motores se activan para ir recto; si no detecta suficiente luz entonces permanece parado y los leds apagados.

Consumo

En resposo consume 23 mA.
Cuando sigue una luz puede consumir hasta 300 mA.

Velocidad

8,7 cm/s. cuando la batería está a 3,7V.

Construcción:

Componentes

Nombre Descripción Precio unitario (enlace) Cantidad Total
PIC12F683 El cerebro 1,78$ 1 1,78$
  Zócalo DIP Para meter o sacar el PIC 0,18$ 1 0,18$
  Batería Lipo Para alimentar el circuito 1,33$ 1 1,33$
  Conector hembra Para enchufar la batería 0,47$ 1 0,47$
  LDR Para detectar la luz 0,32$ 2 0,64$
  Servo Para mover el robot 2,69$ 2 5,38$
  diodo led Para mostrar estado 0,13$ 2 0,26$
  Resistencia 180Ω Para los led 0,08$ 2 0,16$
  Resistencia 10KΩ Para los LDR y los servos 0,08$ 6 0,48$
Otros Cartón (reciclable de cualquier caja), cables (usar los del propio servo), estaño, pegamento y tubo termoretráctil 0,05$ (por reciclaje o mínimas cantidades) 0,05$

Total

10,73$

Herramientas

Nombre Uso Precio aproximado
Cutter Cortar el cartón  4$
  Pegamento Pegar cartón, brazos de servos y servos  3$
  Cinta adhesiva Pegar la plantilla y la batería al cartón  1,50$
Aguja Agujerear el cartón 0,02$
  Pistola de termocola Pegar LDR, leds, resistencias y zócalo al cartón  15$
  Pelacables Pelar todos los cables  10$
  Mechero Reducir los tubos termoretráctiles  2$
  Corta cables Cortar topes de los servos, cables y tubos termoretráctiles  5$
  Destornillador PH0 Apretar o aflojar los tornillos de los servos  1$
  Soldador Soldar cables con LDR, leds, resistencias, enchufe y zócalo  10$ – 25$
  Estaño Para soldar 5$
  Programador Programar el PIC 14$ – 45$
Cargador de baterías Cargar la batería Lipo 15$ – 75$
Multímetro Medir la carga de la batería Lipo 5$ – 30$

Precauciones

  • La hoja del cutter es afilada, tener cuidado de no cortarse.
  • La aguja es muy fina, tener cuidado de no pincharse.
  • El pegamento es muy fuerte, tener cuidado de que no entre en contacto con los ojos y/o la piel.
  • La termocola está muy caliente, tener cuidado de no tocarla.
  • El soldador está muy caliente, tener cuidado de no tocarlo, de no ponerlo en contacto con el cartón y de evitar respirar el humo de la soldadura.
  • La batería lipo no debe cortocircuitarse, ni sobrecargarse por encima de 4,2V. ni descargarse por debajo de 3V.

Servos

Los servos contienen electrónica para manejar su sentido de rotación y tienen engranajes para aumentar su fuerza de tracción, sin embargo sólo pueden rotar 180º, por lo que vamos a modificarlos para que su rotación sea continua como la de cualquier motor.

Lo primero es desmontarlos extrayendo los 4 tornillos de su base y separar las tapas inferior y superior:

Después hay que extraer los engranajes. Uno de ellos contiene una pestaña para que haga de tope y no avance más (marcado con un circulo rojo):

Así es como queda al cortarla:

Por otro lado tenemos el potenciómetro. Aquí debemos desoldar los cables (las flechas verdes) y romper la pared que contiene las dos pestañas que también hacen tope (las fechas rojas):

Así es como quedaría la pared que comentaba:

A continuación debemos soldar las dos resistencias de 10KΩ formando un divisor resistivo en los cables que habíamos desoldado antes (el cable blanco entre las dos resistencias). Para aislar los contactos poner tubo termoretráctil:

También aislar el extremo con tubo termoretráctil:

Finalmente unir todos los engranajes de nuevo, meter la electrónica, poner las tapas y atornillarlas:

Chásis y ruedas

Imprimir en papel esta plantilla en DXF a escala 1:1 (yo he usado el programa de software libre LibreCad):

Pegar el papel con cinta adhesiva al cartón. Agujerear los círculos pequeños con una aguja y cortar las líneas con un cutter:

A continuación poner la aguja en el agujero de una rueda, poner pegamento en el brazo alargado de un servo e introducir el agujero central de este por la aguja hasta pegarlo a la rueda. Repetir el proceso con la otra rueda:

Quitar la pegatina del lateral del servo, poner pegamento en ese lateral y pegarlo en el extremo superior izquierdo de la superficie grande de cartón. Repetir el proceso en el otro lado con el otro servo:

Cortar levemente la superficie pequeña de cartón por el primer tercio, poner pegamento y adherirla a la incisión hecha anteriormente en la superficie grande de cartón (según la plantilla). Colocar las dos ruedas en los ejes del servo:

Agujerear 4 orificios entre los servos, introducir desde abajo los LDR, girarlos 30 grados desde el centro y pegarlos con termocola. Hacer dos orificios a cada lado, introducir desde abajo los diodos led y pegarlos con termocola:

Electrónica

Este es el esquema electrónico:

LDR

  • Soldar una de las patillas de cada LDR a VCC.
  • Soldar la otra patilla de cada LDR a un extremo de una resistencia de 10KΩ
  • Desde la anterior unión izquierda soldar un cable hasta el pin 7 del zócalo y poner tubo termoretráctil.
  • Desde la anterior unión derecha soldar un cable en hasta el pin 6 del zócalo y poner tubo termoretráctil.
  • Soldar el otro extremo de cada resistencia a GND.
  • Pegar las resistencias a la base con termocola.

SERVO

  • Pelar los cables y soldar el rojo a VCC y el marrón a GND de cada servo.
  • Soldar el cable naranja del servo izquierdo al pin 3 del zócalo y poner tubo termoretráctil.
  • Soldar el cable naranja del servo derecho al pin 2 del zócalo y poner tubo termoretráctil.

LED

  • Soldar un extremo de una resistencia de 180Ω a VCC.
  • Soldar el otro extremo al de otra resistencia de 180Ω.
  • Desde la anterior unión soldar un cable hacia la patilla del ánodo del led derecho.
  • Desde la anterior unión soldar un cable hacia la patilla del cátodo del led izquierdo.
  • Soldar el extremo restante de la segunda resistencia a GND.
  • Pegar las resistencias a la base con termocola.
  • Desde el cátodo del led derecho soldar un cable hacia el ánodo del led izquierdo.
  • Desde la anterior unión soldar un cable hacia el pin 5 del zócalo y poner tubo termoretráctil.

PIC

  • Soldar el pin 1 del zócalo a VCC y poner tubo termoretráctil.
  • Soldar el pin 8 del zócalo a GND y poner tubo termoretráctil.
  • Pegar el zócalo a la base con termocola.

Batería

  • Enchufar el conector a la batería y comprobar cual es VCC y cual GND con un polímetro.
  • Soldar un cable a VCC y otro a GND y juntarlos con el resto del circuito. Poner tubo termoretráctil.
  • Enrollar un trozo de cinta adhesiva y ponerla en la zona trasera de la base.
  • Poner la batería encima de la cinta adhesiva y enchufar esta al conector.

Programación:

Desde aquí se puede descargar el código fuente para el firmware del PIC. Para entender el funcionamiento de los registros del PIC 12F683 lo mejor es leerse el datasheet.

Desde aquí se puede descargar el fichero .hex para programar el PIC.

El compilador que se ha usado es el SDCC, que es software libre. Para compilarlo he usado el siguiente comando:

Para subir el fichero .hex al PIC hay que tener un programador de PICs y un software que maneje el programador. Hay mucha variedad. Yo he usado el pickit3 de Microchip y su software para windows, pero hay otras alternativas más baratas que se pueden usar con software libre o gratuitas para linux, mac y windows.

Explicación

A grandes rasgos el funcionamiento es el siguiente:

Al enchufar la batería los leds parpadean 10 veces rápidamente. Los leds están en una configuración determinada para que si el pin del PIC está configurado como salida y la pone en alto luzca un led, si la pone en bajo luce el otro led; si está configurado como entrada (alta impedancia) los leds permanecen apagados.

Se activan las interrupciones del timer0 y del ADC. La interrupción del timer0 está configurada para que salte cada 0,1 ms. y sirve para contabilizar los tiempos en los servos. La interrupción del ADC salta cada vez que un valor ha sido leído en un LDR para activar el led asociado (si se traspasa cierto umbral), poner un valor en una variable de estado, cambiar el canal de ADC y leer el siguiente LDR.

En el bucle principal del programa se comprueba la variable de estado para saber qué servos deben activarse. La activación de los servos es distinta ya que estos están enfrentados y la rotación para ir hacia delante es diferente en cada uno. Para uno supone una señal alta de 1 ms y otra baja de 19 ms., mientras que para el otro supone una señal alta de 2 ms y otra baja de 18 ms.

Modificaciones:

Los sensores del robot son LDR, pero podrían haberse cambiado por dos CNY70 para hacer un robot seguidor de línea con el siguiente esquema:

O dos interruptores de acción rápida para hacer un robot que detectase colisiones con el siguiente esquema:

MakerBeam: Construye tus propias estructuras

Cuando queremos construir una estructura (chasis, soporte, etc) nos encontramos con que a veces es complicado conseguir unir las piezas que la conforman. De hecho muchas veces tenemos piezas planas que queremos juntar para formar un objeto con volúmen.

En mi caso, para construir un robot de sumo podía añadir los motores y la electrónica a una base plana, pero al querer juntar dos palas haciendo ángulo en ambos extremos y un techo ya la cosa se volvía complicada, sobre todo teniendo en cuenta que no tengo herramientas para cortar, doblar o moldear aluminio.

Para estos menesteres hay una solución llamada MakerBeam, la cual ofrece una serie de barras de aluminio (ellos lo llaman vigas) en forma de X y unos ángulos (o escuadras) de acero para poder crear estructuras. Recuerda un poco al Meccano, pero estas piezas están basadas en el estándar industrial T-slot, usado ampliamente para fabricar automatismos, robots y armazones para máquinas. Basándose en ese estándar, Sam Putman diseñó unas piezas más pequeñas y las categorizó como Mini-T. Estas barras son de distintos tamaños y los ángulos de distinta inclinación permitiendo crear estructuras juntando unas con otras o atornilladas a una base.

La longitud de estas barras es variable pudiendo crear diferentes estructuras, pero su altura y anchura es de 10mm, por lo que encajan a la perfección unas con otras. Tienen forma de X para tener canales donde se meten los tornillos M3 y unir unas con otras mediante ángulos, sujetando el conjunto con tuercas.

Las ventajas de usarlo son:

  • Componentes y módulos compatibles entre si.
  • Tiempo de diseño y de montaje menor.
  • Todos los elementos pueden ser combinados.
  • Conexiones roscadas para un fácil montaje y desmontaje.
  • Todos los elementos pueden ser reutilizados.
  • Estructuras de poco peso con alta capacidad de carga.
  • Los perfiles de aluminio proporcionan un diseño atractivo.
  • El color negro anodizado es útil para la fotografía, además evita la abrasión y la corrosión.
  • Se pueden meter cables de pequeños grosor por los canales.

En su página web se pueden comprar componentes sueltos o, como en mi caso, un kit de iniciación, que por 100€ tienes varios tipos de barras y ángulos, tornillos y tuercas. Recomiendo también adquirir por 4 € más un destornillador de tuercas. Los gastos de envío son de 10€ para España (sin contar las islas Canarias).

En la anterior foto se pueden ver:

  • Bolsa de tornillos M3.
  • Bolsa de tuercas M3.
  • Bolsa de 24 ángulos de 90º.
  • Bolsa de 12 ángulos de 60º.
  • Bolsa de 12 ángulos de 45º.
  • Bolsa de 12 ángulos esquinados.
  • 4 barras de 300 mm.
  • 8 barras de 200 mm.
  • 6 barras de 150 mm.
  • 16 barras de 100 mm.
  • 8 barras de 60 mm.
  • 8 barras de 40 mm.
  • Desatornillador de tuercas.

Otro año más se celebra la OSHWCon

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Segunda edición donde nuevos ponentes darán charlas sobre temas tan interesantes como impresión 3D, robótica, electrónica, comunicaciones, modelos de negocio; talleres; mesas redondas; concursos; presentación de proyectos personales…

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