CHAPTER 6: Performance Plan
6.2 Objectives and Measures
4.2 Hardware de control
Para controlar el robot se utilizaron dos tipos distintos de tarjetas controladoras de servomotores y módulos de comunicación inalámbrica.
4.2.1.
Tarjeta controladora JVM-Servo 28
Las principales características de esta tarjeta se detallan a continuación:
No requiere alimentación en la parte lógica (electrónica) cuando está conectada al USB.
Circuito de alimentación externo protegido contra inversiones de polaridad (para la conexión RS232). Alimentación externa a de 7,5V a 30V Velocidad RS232 configurable por software.
Velocidades soportadas: 9600 (defecto) 19200, 38400, 57600 y 115200 baudios. Existe un software ya desarrollado para poder controlarla
Estas características, sobre todo la facilidad de conexión mediante USB, propiciaron que se eligiese como la primera placa de control para desarrollar el primer prototipo controlado mediante umbilical.
Pero sus grandes dimensiones (53x84x15), así como la necesidad de alimentación a 7,5 V hicieron que resultase imposible su incorporación a un robot de reducidas dimensiones
4.2.2.
Tarjeta controladora Pololu Micro Serial Servo
Las principales características de esta tarjeta se detallan a continuación: Soporta hasta 8 servomotores
Dimensiones: 23.11 x 23.11 x 13 Resolución 0.5
µs (unos 0.05º)
Rango: 250 – 2750º µs
Tensión de la alimentación de la lógica: 5 – 16V Tensión de la línea de datos: 0 / 5 V
Frecuencia de pulsos: 50 Hz
Velocidades soportadas: 1200 – 38400 baudios (detectados automáticamente) Consumo de corriente 5 mA (valor medio)
Figura 4.5 Tarjeta controladora Pololu
Las reducidas dimensiones de esta tarjeta controladora de servos (en la fecha de compra la más pequeña del mercado), junto con su capacidad de comunicación por puerto serie, la convierten en ideal para una aplicación como la que nos ocupa, en la que la señal transmitida por radiofrecuencia será de tipo puerto serie y el espacio disponible es pequeño.
4.2 Hardware de control
4.2.3.
Módulos de comunicación inalámbrica Xbee
El hardware empleado para comunicar de forma inalámbrica el robot con el ordenador de control fueron los módulos Xbee comercializados por MaxStream.
Las principales funcionalidades y características de estos módulos se listan a continuación:
Soporta el protocolo ZigBee
Velocidad de transmisión: 20-250 Kbps Rango de alcance 10-75
Hasta 255 dispositivos simultáneos
Banda de frecuencia 2,4 GHz Tensión de alimentación: 2,8 – 3,4 V Consumo de corriente: 45 mA
Además de las características mencionadas anteriormente, hay que tener en cuenta que estos módulos tienen la gran ventaja de ser capaces de autoorganizarse en forma de red, escaneando automáticamente cada cierto tiempo en busca de nuevos dispositivos y elaborando mapas de rutas óptimas de transmisión de datos.
La configuración de estos módulos puede realizarse mediante dos procedimientos:
Operación API: este procedimiento resulta muy potente ya que permite controlar completamente la transmisión de datos. Para trabajar en este modo es necesario utilizar comandos de bajo nivel propios de los módulos. Trabajar de esta forma permite:
Transmitir datos simultáneamente a varios dispositivos. Identificar la dirección de origen de cada paquete recibido.
Recibir informes sobre el éxito o fallo en la transmisión de paquetes.
Operación en modo transparente: éste es el modo de operación en el que vienen configurados los módulos de forma predeterminada. Además fue el modo elegido para operar en la transmisión de datos a nuestro robot.
La principal ventaja de trabajar de esta forma es que su utilización es completamente transparente a nuestro programa de control, podemos conectar el módulo Xbee al puerto USB del ordenador mediante un adaptador, pero éste sencillamente lo detectará como una conexión puerto serie adicional.
4.2.4.
Adaptador Xbee Explorer USB
Cabe destacar la importancia de este componente a la hora de trabajar con los módulos Xbee, ya que éstos reciben los comandos de control mediante el estándar rs-232 típico de puerto serie, pero aunque los niveles lógicos de éste van de -12V a 12V, los módulos Xbee deben recibir unos niveles de tensión comprendidos entre 0V y 3,3V.
Además resulta especialmente relevante el hecho de que los ordenadores portátiles que precisamente serían los más indicados para controlar un robot de estas características, no suelen presentar puerto serie, en su lugar disponen de varios conectores USB.
Figura 4.7 Adaptador Xbee Explorer USB
4.2 Hardware de control
4.2.5.
Dispositivo digitalizador
Las principales características de ente dispositivo se muestran a continuación: Interfaz Plug & Play USB 2.0
Detección automática NTSC/PAL Resoluciones de vídeo:
NTSC: 720x480 / 30FPS PAL: 720x576 / 25FPS
Entrada de vídeo externa: Vídeo compuesto y S-Vídeo
Requisitos mínimos:Windows 2000/XP/Vista
400 MB de espacio libre en disco para instalación de software Monitor de 16-bits con resolución 1024x768
DirectX 9
Figura 4.8 Digitalizadora Zolid
El uso de una tarjeta digitalizadora se convierte en parte imprescindible del acondicionamiento de la señal de vídeo, ya que si recordamos las características de la cámara utilizada por la serpiente, ésta utiliza un aparato receptor de vídeo cuya salida es una señal analógica de vídeo compuesto que la mayoría de los ordenadores no son capaces de reconocer.
Mediante la incorporación de un tarjeta digitalizadora se consigue una interfaz de conversión entres señales de vídeo sencilla y de bajo coste, ya que es capaz de enviar la imagen captada por la cámara a través del USB del ordenador a cualquier aplicación.
Para el caso que nos ocupa fue necesario desinstalar la cámara que incorpora el ordenador de control (un portátil) y realizar un código capaz de manejar la señal de vídeo y mostrarla por pantalla. Una vez que ya disponemos de la señal de vídeo sería sencillo