MINI-ROBOT CON MICROCONTROLADOR PICAXE

El constante avance de los microcontroladores, cada vez más pequeños, más poderosos y sobre todo baratos, ha invadido el área de la mini-robótica, y ante la constante solicitud de incorporar uno de estos pequeños "cerebros" a nuestros proyectos, llegamos a la simplicidad característica de estos "monstruos" en nuestra serie de artículos, pero con las prestaciones de reprogramabilidad, buen desempeño y sobre todo bajo costo gracias a la nueva serie de microcontroladores PICAXE.

INTRODUCCION

Un lector me realizó una observación:

¿Por qué ya no se publicaron más artículos referentes al primer proyecto de mini-robot? ¿Cuál es la posibilidad de incorporarle un microcontrolador PIC 16F84?

Ante estas incógnitas puedo asegurar que los circuitos para el primer proyecto aún no se agotan, están algunos en fase de desarrollo, y en cuanto a la incorporación del PIC al proyecto lo haremos en dos fases, primero, publicando proyectos orientados a la robótica y control como complemento a los artículos que se han publicado en esta revista con referencia al PICAXE, que no es sino el PIC con una fase de evolución que lo hace más sencillo de programar orientándolo a aplicaciones directas y simples que podrán ser abordadas inclusive por lectores que se inician en el campo de la electrónica y microcontroladores, esto es aprender jugando con la electrónica. Segundo, estos complementos son la base para incorporarlos a proyectos más avanzados retomando parte de la circuitería del Primer Mini-robot publicado aquí y lograr lo que llamamos una “estructura modular”, esto es proyectos que por sí solos, pueden ejecutar una función específica que además puedan interconectarse con otros para lograr circuitos más complejos, la preocupación por lo anterior es tal, que yo, como muchos lectores, a veces somos impacientes de esperar varios artículos para terminar un proyecto. Esto es justificable en cuanto sea muy complejo, pero siento que es más relajado y didáctico el abordar las cosas progresivamente y si se comienza la serie de artículos en alguna etapa intermedia, no nos decepcione el tener que conseguir los demás para poder “captar la idea original”. Y el microcontrolador Picaxe nos ayudará en esa misión.

 
DEFINICION DEL PROYECTO
Primero volvamos al proyecto original, el sigue líneas, en nuestra serie de artículos comenzamos con una etapa de control ON OFF, que lo restringía a funcionar sólo cuando había una línea a seguir, cuando la perdía, se limitaba a detenerse. En una segunda etapa con el Mini-robot simple, ya tenía incorporado un pequeño elemento de memoria que le permitía recordar cuándo había perdido la ruta y en qué dirección debía regresar, ahora lo haremos con el microcontrolador PICAXE-08, que es uno de los miembros de la familia PIC de 8 terminales.

Este pequeño chip tiene los elementos necesarios y suficientes para lograr un pequeño robot, que puede ser un excelente sigue-líneas reprogramable, que pueda incluso tener un control de velocidad, dar modalidad de seguimiento de línea negra o blanca, programar una rutina de movimientos y con un poco de ingenio realizar alguna función secundaria al no encontrar la línea. Por ejemplo retornar hacia la última referencia de línea y encontrar de nuevo la ruta o un paro automático en un lapso de tiempo definido, ambas funciones son muy importantes al querer llevar a estos robots a eventos de competencia. (Observe la figura 1).

 
EL MICROCONTROLADOR Y LA DISPOSICION DE PINES
Tenemos a nuestra disposición 5 terminales de entrada salida, nos limitaremos a usar sólo dos para los sensores, Pin4 que es una terminal dedicada a sólo entrada y Pin3 que es bidireccional. Dos para el control de los motores, las cuales son Pin2 y Pin1 que son bidireccionales, Pin0 que es exclusivamente salida la dejamos reservada, ya que ésa se usa para la comunicación con la PC y así simplificamos más el circuito, prácticamente la tarjeta principal sólo tiene los componentes necesarios para manejar la potencia de los motores y el chip PICAXE. Los elementos sensores serán incorporados en una tarjeta adicional, que es la misma que se usó para el módulo de sensores del primer siguelineas, me refiero ahora a la mencionada “estructura modular”. Esa tarjeta no tendrá modificación alguna, por si el lector ya fabricó alguna y quiera ahorrar tiempo para ver su proyecto funcionando.

En el diagrama esquemático de la figura 2 vemos el circuito completo, apreciando la entrada de la interfaz de comunicación con la PC, para armar la interfaz, sólo se necesita un conector estéreo macho y hembra (Similar a los de los audífonos) y conector DB9 hembra. En las imágenes se muestra el conexionado con el cable y los conectores, algunos conectores estéreo hembra difieren la disposición de terminales, por lo que sugiero verifique con un multímetro en continuidad la adecuada conexión. Es indicado que para simplificar las conexiones y tener mayor estabilidad mecánica de la interfaz, consigan un conector macho estéreo con cable, como el usado para la conexión de la salida auxiliar de un reproductor portátil de CD hacia otro aparato, y usen un conector hembra DB9 con “concha”, así su interfaz será resistente y la podrán usar en todos sus proyectos con PICAXE, como se ve en las figuras 3 y 4. Las dos entradas usan como elementos sensores al conocido CNY70, estos circuitos de sensores entregan un estado alto en presencia de superficies blancas o reflejantes y un estado bajo en superficies oscuras o negras, aquí el umbral de cambio depende de los umbrales que maneja el Microcontrolador a sus entradas para discernir los niveles lógicos 1 y 0, las salidas van a resistores de 1 kohm, encargándose de llevar al corte y saturación del arreglo del par Darlington formado por T1 y T2. Al ser dos arreglos, tenemos la posibilidad de manejar dos motores (M1 y M2) de juguete, de manera sencilla y ese es todo el circuito.

 
CONEXIONES DE LA INTERFAZ DE PROGRAMACION
También se proporciona el circuito impreso para aquellos que quieran tener la versión más compacta, en el impreso se incluye la inserción de un capacitor de 100 Nanofarads, como vemos en las figuras 6 y 7. Ante todo debemos tomar en cuenta que los voltajes de alimentación deberán comprender entre 4.5 y 6 volts.

Los que crearon al primer robot pueden sustituir toda la circuiteria y usar solamente este módulo y será totalmente operable, para aquellos que se inicien y construyan su primer robot acudir a los artículos anteriores de esta serie o contáctenme por mail. La figura no muestra ningún cambio referente al móvil físicamente, inclusive los sensores no deben moverse de su ubicación, sólo colocar la tarjeta del PICAXE, conectar los motores y alimentación y listo. En la figura 5, vemos el mini- robot con línea y la ubicación de los sensores.

El circuito, como podemos ver, cuenta con su interfaz programadora y tan sólo resta cargar el software que se puede descargar gratuitamente de la página de Revolution education http://www.rev-ed.co.uk/picaxe/, conectar la interfaz al puerto serial y al robot, encenderlo y podremos programarlo de manera sencilla, ya sea con su interfaz gráfica con diagrama de flujo o directamente en BASIC. Los manuales, tanto en inglés como en español, están disponibles en la página antes mencionada, por lo que no tendrán ningún problema para iniciarse en la programación del microcontrolador. En estos artículos no profundizaremos en el método de programación y uso del software, ya que se han manejado otros artículos referentes al PICAXE en esta revista, por lo cual de aquí en adelante, nos limitaremos a proporcionar circuitos y ejemplos sencillos, cualquier otra consulta la haremos por mail. En la figura 8 muestro un programa tanto en su versión Basic como de diagrama de flujo con el cual el robot puede seguir una línea blanca sobre fondo negro, intenten dar secuencias programadas, temporizaciones y funciones distintas a las que marca el breve programa, verán que es sencillo, divertido y sobre todo que podremos aprender programando desde casi el primer intento. ¡¡Hasta la próxima!!

 
Autor: Ing. Juan Carlos Téllez Barrera
E-Mail: jctellez@saberinternacional.com.mx
FIGURA 1
 
FIGURA 2
 
FIGURA 3
 
FIGURA 4
 
FIGURA 5
 
FIGURA 6
 
FIGURA 7
 
FIGURA 8
 
MATERIALES