Robot Móvil

Empezamos por el ensamble del robot a partir de las piezas que vienen con el kit. El robot se desplazará en el espacio siguiendo una serie de instrucciones que programaremos después.

El kit incluye un manual de ensamble junto con diseños alternativos que pueden obtenerse en línea (por ejemplo, en static.robobloq.cn/wiki/02.pdf). Seguí las instrucciones de armado paso a paso; al terminar, el robot debería verse como el de la figura: un cuerpo con la placa controladora, ruedas con orugas y, arriba, el display.

Para que el robot funcione de manera autónoma —sin depender del cable USB— se alimenta con las pilas recargables AA. El cable USB lo usaremos para subir los programas desde la computadora.

Para programar el robot usamos el software Robobloq, un entorno que permite programar proyectos basados en Arduino utilizando bloques. Se descarga gratis desde robobloq.com/support/download.

Al abrir el programa, lo primero es seleccionar nuestro robot, «Qoopers». Al elegirlo, el entorno se adapta: se ve el robot en pantalla y, a la izquierda, aparecen los bloques disponibles agrupados en categorías —Eventos, Movimiento, Luz, Sonido, Control, Sensor, Operadores y Variables—. Con esos bloques vamos a construir toda la lógica de este proyecto.

Antes de programar hay que instalar los drivers del robot, algo que se hace una sola vez. Un driverDriver (controlador)Programa que le permite al sistema operativo comunicarse con un dispositivo de hardware. Sin el driver correcto, la computadora no reconoce el dispositivo (por ejemplo, la placa del robot conectada por USB). es un programa que le permite a la computadora comunicarse con un dispositivo; en este caso, con la placa del robot a través del puertoPuerto COMPuerto de comunicaciones por el cual el sistema operativo se comunica con un dispositivo externo, como la placa. Se asigna automáticamente al conectarla por USB y puede cambiar de número; en el IDE hay que indicar cuál usar. USB. En el software Robobloq se instala desde el menú Ayuda → «Instalar el controlador del puerto serie».

Antes de armar el recorrido, conviene familiarizarse con los movimientos del robot. Vamos a hacer un pequeño programa para que avance, frene y retroceda.

Todo programa arranca con el bloque «Cuando el programa comienza» (categoría Eventos). Al pedirle al robot que se mueva hay que indicar la dirección y la velocidad (una escala de 0 a 100); acá usaremos la máxima, 100. Un detalle importante: el robot no frena solo, hay que indicárselo. Por eso, entre un movimiento y otro se intercala un bloque de espera y luego el bloque «Detener el movimiento del motor a bordo».

Para subir el programa a la placa: conectá el robot con el cable USB, hacé clic en el botón «Sin conexión» (arriba a la derecha) para que pase a «Conectado», elegí el puerto disponible (por ejemplo, COM7; puede variar) y apretá «Subir» (arriba, al centro). Se carga una barra de progreso y, al terminar, aparece el cartel «Enhorabuena».

Con ese programa, el robot hace las acciones una sola vez. Si queremos que se repitan una y otra vez, envolvemos las instrucciones dentro del bloque «Por siempre» (categoría Control), que crea un bucle infinito.

Ahora sí, programamos el recorrido de la situación: del depósito al laboratorio y de vuelta. La distancia de cada tramo se controla combinando la velocidad y el tiempo de cada bloque de movimiento: a velocidad constante (100), cuanto más dura la espera, más lejos llega el robot. Ajustar esos tiempos según el espacio real del aula es parte del trabajo.

Las acciones principales para llegar al laboratorio son: avanzar, girar a la derecha, avanzar, girar a la derecha, avanzar y frenar. Para la vuelta al depósito, se encadena una secuencia equivalente que lo devuelve al origen. Entre cada movimiento va su espera correspondiente (que define cuánto avanza o cuánto gira), y todo el recorrido se coloca dentro del bloque «Por siempre» para que se repita.

Podés ensayar el recorrido y ajustar los tiempos de cada tramo en el simulador antes de probarlo con el robot real:

Como anticipaba la situación, sumamos el encendido de los LED RGBLED RGBLED que combina tres colores primarios de luz —rojo (R), verde (G) y azul (B)— en un mismo encapsulado. Regulando la intensidad de cada color se pueden formar millones de tonos, incluido el blanco. que vienen integrados al frente de la placa, para que el robot sea más visible mientras se desplaza.

Los LED RGB se programan con el bloque «Ajuste a bordo» (categoría Luz), que permite elegir el color. Un LED RGB combina tres colores —rojo, verde y azul— y, mezclándolos, forma millones de tonos. Agregamos ese bloque al comienzo del recorrido para que el robot circule siempre iluminado.

Si en el software hacés clic en el ícono «Script» (debajo del botón «Subir») podés ver el código escrito que corresponde a tu programa en bloques: una buena forma de asomarse al código que hay detrás.

Para poder mostrar mensajes necesitamos el display LED del kit: una pequeña matriz de puntos de luz donde vamos a dibujar. Lo conectamos con su cable al puerto número 7 de la placa controladora.

A diferencia de un proyecto con Arduino y protoboard, acá no cableamos electrónica: el kit resuelve la conexión con un conector directo. Lo único importante es recordar a qué puerto está enchufado el display (el 7), porque después hay que indicárselo a los bloques.

Con el display conectado, ya podemos programarlo. Robobloq ofrece dos bloques para el display: uno permite crear un dibujo propio (encendiendo los puntos que queramos de la matriz) y otro permite elegir entre íconos ya programados.

Usaremos el primero para dibujar nuestro propio mensaje. Al colocar el bloque, no hay que olvidar seleccionar el puerto 7, que es donde conectamos el display en el paso anterior.

El mensaje debe quedar oculto hasta que el robot llegue al laboratorio y alguien presione el botón integrado en la placa.

Para lograr ese comportamiento usamos el bloque «Si… entonces / Si no…» (categoría Control), que hace que el programa actúe de una forma o de otra según una condición. Como condición usamos el bloque «Cuando se presiona el botón» (categoría Eventos), que lee el pulsadorPulsadorInterruptor que normalmente está abierto y, mientras se lo mantiene presionado, cierra el circuito entre sus patas. Se usa como botón para que el usuario interactúe con el dispositivo, o como sensor de contacto (fin de carrera). de la placa. Si el botón está presionado, se muestra el mensaje; si no, se oculta. Y como esa decisión debe evaluarse todo el tiempo, va dentro de un bloque «Por siempre».

Ahora combinamos esta lógica con el recorrido del nivel inicial. La idea es que el botón solo sirva para mostrar el mensaje una vez que el robot llegó al laboratorio, no durante todo el viaje.

Para eso, colocamos la evaluación del botón al final del recorrido de ida, justo después de que el robot frena y espera en el laboratorio (el bloque «Esperar 5 segundos»). Además, agregamos un mecanismo para esperar el pulsado: con un bloque «Repetir» y algunas esperas, el robot se queda aguardando a que alguien apriete el botón antes de continuar.

Cuando alguien pulsa el botón y lee el mensaje, este se borra y el robot vuelve al depósito. Los bloques del recorrido de vuelta se colocan debajo de los que condicionan la visualización del mensaje.

Un detalle importante: hay que darle tiempo a la lectura. Conviene que el robot espere unos segundos desde que se oprime el botón (por ejemplo, 5 segundos) antes de borrar el mensaje, para que alcance a leerse. Recién después arranca la vuelta.

Para este nivel construimos otro modelo de robot, mejor preparado para maniobrar y esquivar. Las instrucciones para armarlo se descargan en línea (por ejemplo, en static.robobloq.cn/wiki/03.pdf).

Para que el robot pueda esquivar obstáculos, le conectamos el sensor ultrasónicoSensor de distancia ultrasónicoSensor que mide distancias emitiendo un pulso de sonido ultrasónico y midiendo el tiempo hasta que el eco regresa tras rebotar en un obstáculo. Tiene cuatro pines: VCC y GND para la alimentación, Trigger para disparar el pulso y Echo para detectar su llegada. al puerto número 6 de la placa.

El sensor ultrasónico mide distancias: emite un pulso de sonido de alta frecuencia y mide el tiempo que tarda en volver tras rebotar en un obstáculo. Ese tiempo es proporcional a la distancia al objeto, así que el robot puede “saber” qué tan cerca tiene algo adelante.

También vamos a usar el zumbadorBuzzer (zumbador)Dispositivo que genera sonido a una frecuencia determinada. Al recibir alimentación comienza a sonar; controlándola se pueden generar sonidos continuos o pulsos. Sirve como mecanismo de señalización o aviso., que ya viene integrado a la placa y sonará cuando el sensor detecte un obstáculo. Como todo en este kit, ninguno de los dos requiere cablear: el sensor se enchufa a su puerto y el zumbador ya está en la controladora.

El robot debe esquivar los objetos cuando estén a una distancia que definimos nosotros. El bloque que entrega la distancia medida está en la categoría Sensor, y para comparar usamos el bloque «mayor que» de la categoría Operadores.

La regla es: avanzar solo si la distancia medida es mayor a 40 cm; en caso contrario, frenar. Como ahora el robot tiene que reaccionar a lo que mide, conviene una velocidad moderada: usamos 50 (no la máxima), para que le dé tiempo a detectar y maniobrar.

Cuando el robot detecta un objeto, lo hacemos girar aleatoriamente a la izquierda o a la derecha, para que no quede trabado y busque una salida distinta cada vez. Usamos el bloque «Número aleatorio entre» (categoría Operadores).

Como el bloque elige entre números y no entre direcciones, le asignamos un valor a cada una: el 1 hará que gire a la izquierda y el 2, a la derecha. Después de cada giro, agregamos una espera breve (por ejemplo, 0,3 segundos) para darle tiempo a completar el giro antes de seguir.

Por último, hacemos que el robot avise con un sonido cada vez que detecta un obstáculo. Para que suene el zumbador usamos el bloque «Jugar Tono», que permite elegir la nota musical MIDI y su duración.

Las duraciones posibles se expresan en fracciones de “tiro” (equivalente a un segundo): la mitad (0,5 s), un cuarto (0,25 s), un octavo (0,125 s), un tiro entero (1 s) o doble tiro (2 s). El sonido se ejecuta luego de que el robot frena, junto con la maniobra de esquive.