ROBOT DE LABERINTO aMAZE - fase 3

 

aMAZE

Desarrollo del sistema sensorial del robot

SENSORES

Sensor de color

Se incorporará un sensor de color de referencia TCS3200, que cuenta con cuatro entradas digitales, S0, S1, S2, y S3, una salida digital, OUT y dos pines para la alimentación, GND y VCC. Este cumplirá la función de ordenar al robot mantenerse en constante desplazamiento siempre y cuando se perciba el color blanco, al detectar el color negro, que representaría la meta y fin del laberinto, el robot deberá parar su movimiento.

Imagen 1: sensor de color TCS3200.

Especificaciones técnicas:

• Alta resolución de conversión de luz a frecuencia.
• Frecuencia de salida Programable en color y escala completa.
• Se debe relacionar de manera directa con un microcontrolador.
• Voltaje de funcionamiento: 2.7 V - 5.5 V.
• Rango de error común: de 0,2% a 50 kHz.
• Coeficiente de temperatura 200 ppm/°C.

 Sensores ultrasónicos

Se emplearán tres sensores ultrasónicos de referencia HC-SR04, que tienen cuatro pines de conexión, VCC, TRIG, ECHO y GND. Estos fueron añadido con el fin de detectar las paredes que se ubiquen a los lados y frente al robot. Este fue configurado para detectar los objetos que se encuentren como máximo a cinco centímetros de distancia.

Imagen 2: sensores ultrasónicos HC-SR04.

Especificaciones técnicas:

• Voltaje de operación: 5V DC.
• Corriente de reposo: menor a 2mA.
• Corriente de trabajo: 15mA.
• Rango de medición: 2cm a 450cm.
• Precisión: más o menos 3mm.
• Ángulo de apertura: 15°.
• Frecuencia de ultrasonido: 40KHz.
• Duración mínima del pulso de disparo TRIG (nivel TTL): 10 μS.
• Duración del pulso ECO de salida (nivel TTL): 100-25000 μS.
• Dimensiones: 45mm x 20mm x 15mm.
• Tiempo mínimo de espera entre una medida y el inicio de otra: 20ms, recomendablemente 50ms.

CONEXIONES

Por medio de las tablas a continuación, se plasmó la manera en que los leds y sensores fueron conectados al Arduino UNO R3, dando a conocer la correspondencia de las interacciones a través de los nombres de los pines de manera horizontal.

Sensores ultrasónicos:

Imagen 3: relación de los sensores ultrasónicos y los leds con el Arduino UNO R3.

Sensor de color: 

Imagen 4: relación del sensor de color y su led con el Arduino UNO R3.

DIAGRAMAS

Diagrama de bloques

Imagen 5: diagrama de bloques de aMAZE.

Diagrama de flujo

Imagen 6: diagrama de flujo del algoritmo.

FUNCIONAMIENTO

Sensor de color

Video 1: prueba de la operación de los sensores ultrasónicos con leds.

Sensores de ultrasonido

Video 2: prueba de la operación del sensor de color con el led.

ROBOT CON LOS SENSORES MONTADOS

Imagen 7: vista superior del robot.

Imagen 8: vista semilateral trasera.

Imagen 9: vista trasera.

PROGRAMACIÓN EN ARDUINO

Imagen 10: imagen del algoritmo. 

Imagen 11: algoritmo con mejor calidad de visión 1.

Imagen 12: algoritmo con mejor calidad de visión 2.

Primeramente, se otorgaron nombres a los pines, luego, se establecieron las variables. Al principio, se pueden apreciar los pines TRIG y ECHO, por los cuales el sensor ultrasónico envía señales al Arduino. Consiguientemente, se nombraron los leds como LED_D, LED_C y LED_I y, posteriormente, se definieron seis variables, tres de DISTANCIA y tres de DURACION. Más adelante, en el apartado de void setup, se designó la naturaleza de los pines, entre salidas o entradas; siendo los ECHO entradas, y los TRIG y los leds salidas. Una vez en void loop, se encuentra el digitalWrite, cuyo propósito es activar el TRIG durante una cantidad de tiempo determinada, en este caso, un milisegundo y nuevamente se desactiva. Seguidamente, se asoció o se hizo igual la variable DURACION a pulse in, que es el que recibe la señal del TRIG. Se continúa con la variable DISTANCIA, esta es igual a DURACION dividida por 58.2, que es la escala a manejar para poder ver en el monitor serial centímetros;  este procedimiento se repitió con los otros dos sensores. Teniendo esto, se procedió a abrir el monitor serial, donde fue posible darse cuenta a qué distancia se encontraban los objetos. Pasando a explicar los condicionales, se encuentra el if, el cual establece que si la distancia derecha es igual o menor que cinco, apague el led por un tiempo que será la distancia derecha por 10, si es mayor a cinco, se encenderá el led; lo mismo sucede con los otros casos, que serían el sensor central y el sensor izquierdo.

PRESUPUESTOS

Imagen 13: presupuesto de la fase 3.

Imagen 14: presupuesto de todas las fases hasta el momento.