Desarrollo arquitectura de control de robots móviles basada en radiofrecuencia y su aplicación al robot Moway

Desarrollo arquitectura de control de robots móviles basada en radiofrecuencia y su aplicación al robot Moway Proyecto Fin de Carrera Titulación: Ingeniería Superior Informática Autor: Sami Racho Ferrandis Director de Proyecto: Martín Mellado Arteche 01/09/2011 [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 1 TABLA DE CONTENIDOS 1 Introducción ................................................................................................................................ 3 2 Objetivos ..................................................................................................................................... 4 3 Equipamiento .............................................................................................................................. 6 3.1 El robot mOway. ...................................................................................................... 6 3.1.1 Diseño externo: ............................................................................................... 6 3.1.2 Hardware: ........................................................................................................ 7 3.1.3 Software: ....................................................................................................... 15 4 Etapas de desarrollo .................................................................................................................. 16 4.1 Desarrollo Inicial. ................................................................................................... 16 4.1.1 Envío y recepción de bits entre el robot y el transmisor inalámbrico: ......... 16 4.1.2 Firmware del robot: ...................................................................................... 17 4.1.3 Librería en C++ ............................................................................................... 17 4.2 Elaboración del proyecto ....................................................................................... 25 5 Consejos de utilización de la librería ......................................................................................... 44 6 Conclusiones ............................................................................................................................. 45 7 Bibliografía ................................................................................................................................ 47 8 Relación de documentos Anexos .............................................................................................. 48 [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 2 Índice de Ilustraciones Imagen 1 Esquema de la librería y sus capas ........................................................................ 5 Imagen 2 Aspecto externo del robot mOway ....................................................................... 6 Imagen 3 Esquema de los componentes del mOway ........................................................... 7 Imagen 4 Vista desglosada hardware mOway ...................................................................... 8 Imagen 5 Diagrama del Microcontrolador ............................................................................ 9 Imagen 6 Placa electrónica mOway .................................................................................... 11 Imagen 7 Esquema KPA3010-F3C ....................................................................................... 11 Imagen 8 Sensor Vishay CNY70 ........................................................................................... 12 Imagen 9 Sensor APDS-9002 ............................................................................................... 12 Imagen 10 BUZZER CMT-1102 ............................................................................................. 13 Imagen 11 Micrófono CMC-5042PF-AC .............................................................................. 14 Imagen 12 Acelerómetro MMA7455L ................................................................................ 14 Imagen 13 mOway GUI ....................................................................................................... 15 Imagen 14 mOway v2 .......................................................................................................... 26 Imagen 15 Módulo USB RF .................................................................................................. 26 Imagen 16 Módulos expansión RF ...................................................................................... 26 Imagen 17 Cable USB - Mini USB......................................................................................... 26 Imagen 18 Paso 1 Wizard MPLAB ....................................................................................... 28 Imagen 19 Paso 2 Project Wizard MPLAB ........................................................................... 28 Imagen 20 Proyecto Mplab ................................................................................................. 29 [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 3 1 INTRODUCCIÓN Es indudable que la robótica está cada vez más extendida en la sociedad y que sus aplicaciones se cuentan por miles. Desde el ámbito industrial hasta el médico, su avance se ha disparado durante las últimas décadas. Lo más interesante desde el punto de vista educativo, es que ese avance en las tecnologías relacionadas con la robótica se ha traducido en una mayor accesibilidad. Un claro ejemplo es la gama de robots Lego Mindstorms NXT, concebidos como un juguete, pero que ofrecen muchísimas posibilidades para desarrollar aplicaciones que bien podrían ser el punto de inicio de otras más complejas, que podrían utilizarse en sistemas más avanzados. Esto resulta una clara ventaja de cara a la investigación, puesto que con un presupuesto reducido se pueden realizar experimentos y desarrollar tanto software como hardware con grandes posibilidades de aplicarse a la práctica. Siguiendo la estela de los avances en robótica durante las últimas décadas, podemos observar que las mejoras en la parte mecánica de los robots, no son el principal impedimento para conseguir que estos realicen más funciones y de forma más rápida y eficiente. En la inteligencia artificial, disciplina íntimamente ligada a la robótica, es donde se encuentran más problemas a la hora de crear robots más “inteligentes”. Con inteligentes nos referimos a robots más capaces para realizar las tareas a las que han sido encomendados de forma eficaz. El poder realizar análisis, simulaciones, resolución de algoritmos, reconocimientos de formas y trayectorias etc. abrirá sin lugar a dudas el camino para las siguientes generaciones de robots. De ahí la importancia de estos desarrollos. [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 4 2 OBJETIVOS El objetivo de este proyecto es ofrecer las herramientas necesarias para que un usuario pueda comunicarse con un robot en un lenguaje de programación de alto nivel e interactuar con sus sensores. Todos los esfuerzos están destinados a abstraer lo máximo el hardware del robot, para que el investigador no se vea obligado a conocer los detalles de su implementación y la comunicación se realice de la forma más natural posible. Para ello se ha desarrollado una librería que será la que actúe de intermediaria entre el robot y la aplicación que se realice y que se describirá detalladamente en las siguientes secciones. Podemos clasificar los puntos que se abarcarán en el siguiente orden: 1. Elaboración del software necesario para comunicarse de forma inalámbrica. Para ello, basándose en el sistema operativo Windows, se debe implementar un sistema capaz de escribir y leer bits en un dispositivo usb de radio frecuencia. 2. Partiendo del punto anterior, se debe desarrollar una capa adicional para codificar y descodificar la información utilizando bits, de manera que los dispositivos puedan entenderse. 3. Por un lado el PC debe ser capaz de descodificar los datos enviados por el robot y también de enviar los comandos con un formato correcto para que puedan ser ejecutados por el microcontrolador del robot. 4. Se debe desarrollar una capa adicional, que permita interactuar con todos los sensores y motores del robot de la forma más natural posible, ocultando todos los procesos que se realizan a bajo nivel tanto en al pc como en el robot y [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 5 proporcionando comandos sencillos para enviar órdenes, y pedirle información sobre sus sensores al robot. 5. Todo ello debe encapsularse en una librería de enlace dinámico dll, en el lenguaje de programación C++, para que pueda ser agregada de forma sencilla a proyectos nuevos, proporcionando la funcionalidad requerida, sin afectar al resto del proyecto. 6. Por último, debe escribirse una documentación detallada, donde pueda consultarse el funcionamiento de la librería, el modo de uso de cada comando, los valores que devuelve etc. En resumen, lo que se perseguirá, es crear una interfaz de comunicación inalámbrica bidireccional robot-PC con fines docentes, con la que los alumnos sean capaces de trabajar con muy pocos conocimientos de programación, e ignorando el funcionamiento interno de los componentes del hardware del robot. A continuación se adjunta un esquema de la librería acabada y las capas que la constituirán: IMAGEN 1 ESQUEMA DE LA LIBRERÍA Y SUS CAPAS LibUSB-win32 Comunicación genérica con dispositivos USB RFModule Lectura/Escritura en dispositivo USB RF mOway CMoway Envío/Recepción comandos PC-mOway mOway-PC CMoway.h Métodos y variables públicos de la librería [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 6 3 EQUIPAMIENTO 3.1 EL ROBOT MOWAY. El robot mOway es un minirobot autónomo y programable, destinado principalmente a entornos docentes y de investigación. Sus principales características que se detallarán en las secciones siguientes son:  Sensores y motores para interactuar con el mundo real.  Posibilidad de ampliar su hardware fácilmente gracias a un bus de expansión destinado a tal efecto. 3.1.1 DISEÑO EXTERNO: Como puede apreciarse en las siguientes imágenes, el minirobot es bastante pequeño y manejable, y destaca su forma, carente de ángulos, lo que facilita que no se quede bloqueado al toparse con paredes, obstáculos e.t.c IMAGEN 2 ASPECTO EXTERNO DEL ROBOT MOWAY [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 7 3.1.2 HARDWARE: mOway está compuesto por los siguientes elementos.  Procesador.  Dos motores independientes  Batería recargable  Sensores En el siguiente esquema se puede observar la situación de cada uno de estos componentes. IMAGEN 3 ESQUEMA DE LOS COMPONENTES DEL MOWAY [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 8 IMAGEN 4 VISTA DESGLOSADA HARDWARE MOWAY 3.1.2.1 PROCESADOR. El mOway tiene un microcontrolador modelo PIC18F86J50 a 4Mhz. En el siguiente enlace se puede encontrar la documentación completa del microcontrolador. http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en027175 [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 15 3.1.2.3.10 BATERÍA mOway posee una batería LiPo recargable. Es posible medir la cantidad de batería restante ya que va conectada a una entrada analógica del microcontrolador. 3.1.3 SOFTWARE: mOway viene acompañado de algunas aplicaciones para poder realizar programas para él y cargarlos a traves de su puerto USB. Desde la página http://www.mOway-robot.com es possible descargarse el mOway Pack que ofrece los siguientes elementos:  Manual de usuario del robot mOway.  Guía de introducción.  Software mOway GUI. El software mOway GUI nos permite generar programas para el robot, de manera visual, muy útil como introducción y para uso en entornos docentes donde los alumnos no posean conocimientos de programación. IMAGEN 13 MOWAY GUI [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 16 A través de mOway GUI es posible cargar software para el robot compilado con algún programa externo, siempre que el formato sea el adecuado para su microcontrolador. Más adelante, en las secciones que describen cómo se realizó el proyecto, se indica paso a paso cómo instalar un entorno de desarrollo para el mOway. 4 ETAPAS DE DESARROLLO Este proyecto comenzó como una práctica de la asignatura de Robótica, cuyo objetivo era desarrollar una librería que permitiera la comunicación inalámbrica entre un ordenador y un robot MOway por medio de un programa escrito en C++. Para su realización, contábamos con la documentación del robot y una librería de comunicación escrita en C#. La primera aproximación fue intentar recompilar la librería para que pudiera ser reutilizada, pero encontramos problemas insalvables, porque no poseíamos el código fuente completo, por lo que se decidió implementar una librería nueva desde cero. El proyecto se dividió en tres partes: 1. Envío y recepción de bits entre el robot y el transmisor inalámbrico. 2. Firmware para el robot. 3. Librería con las funciones para enviar y recibir comandos. 4.1 DESARROLLO INICIAL. 4.1.1 ENVÍO Y RECEPCIÓN DE BITS ENTRE EL ROBOT Y EL TRANSMISOR INALÁMBRICO: En la primera parte el objetivo era desarrollar el software necesario para poder leer y escribir datos en el transmisor inalámbrico USB que acompañaba al robot. Para ello se hizo uso de una librería Open Source llamada LibUsb http://www.libusb.org/ Libusb permite un acceso uniforme a los dispositivos usb desde diferentes sistemas operativos. Puesto que el proyecto tenía como objetivo el sistema operativo Windows, y [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 17 el lenguaje de programación Visual C++ se utilizó libusb-win32. Se puede consultar toda la documentación relativa a este proyecto en su página Web: http://sourceforge.net/apps/trac/libusb-win32/wiki 4.1.2 FIRMWARE DEL ROBOT: Fue necesario el desarrollo de un firmware para que el robot interactuara con los distintos comandos codificados que se le enviaban de forma inalámbrica. Una versión inicial fue desarrollada en C++ con un compilador especial destinado al procesador que incluye el robot, más adelante se explica detalladamente tanto, la configuración del entorno de desarrollo para el firmware, así como de su código. 4.1.3 LIBRERÍA EN C++ El objetivo era ofrecer una capa de abstracción entre la parte 1 y la parte 2 del desarrollo. Para ello se creó el código necesario para que el envío y la recepción de datos entre el robot y un programa escrito en C++ se hicieran con funciones sencillas de utilizar. A continuación se incluye el informe de esta implementación. [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 18 WORK REPORT on the development of a Programming Interface for the MOway Robot Júlia Biró [email protected] Sami Racho Ferrandis [email protected] Summary The team developed a programming interface in the form of a linkable C++ class that can be used to program a MOway Robot. The interface was designed to serve teaching purposes. The interface can be used with other tools to remotely control and receive sensor information from a robot unit. Keywords: MOway, robot, programming interface, dll 1. Assignment Goal, structure of assigment solution The MOway Robot is a programmable mobile robot designed for teachning purposes. The group's goal was to develop a porgramming interface that is most apt for future assignments, that can be used to remotely control a MOway Robot unit. [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 19 The organization of this report is the following: in section 2.1, we will explain the structure of the solution, and mark out what part of this was completed by the team formed by the authors. In section 2.2 we will describe the programming interface. In Section 2.3 we will analyze the process of the work and the problems encountered. In section 2.4 we will give instructions how to use the programming interface. 2. Assignment solution 2.1 Structure of the solution The solution of the assingment uses 4 independent layers, that were developed by separate teams (table 1). The first layer is the firmware of the MOway Robot, that provides a basic interface for commanding the robot and taking measurements from its sensors. The second layer is a communication layer, that ensures raw data communication between a comupter and a Radio Frequency unit that is attachable to the robot, using a USB radio transmitter. The third layer provides an interface for the raw data communication, processes the commands and the received data, and stores error information. The fourth layer provides a C++ programming interface that can be used from a Visual C++ program to command the robot. The team carried out the construction of the 4th layer, and participated in the testing and debugging of all 4 layers. Table 1: Solution layers Layer name developer 4 Programming Interface (CMOway) S. Ferrandis, J. Biró 3 Communicaion interface (RFModule) Marcin Nikliborc 2 Raw cumminication (libusb.lib) 1 MOway firmeare Peter Hanger 2.2 The programming interface The programming interface was designed to be used in future class assignments, therefor it had to be able to provide a certain way of control, notably there was an epmhasis on controlling the movement of the robot by contorlling the motors of its two wheels. [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 20 To adapt to the future purpose of the interface, we studied a past class assigment using a similar robot and the programming interface providied to it. We designed the new interface to be as similar to the old one as possible. This sometimes meant that some more user-friendly capabilities of the MOway were made unaccessible from this interface. The interface consists of one single C++ class that is providied as a dinamically linkeable library (dll).The interfaces functions can be classified into the following groups: connection handling methods, motor and LED commands, sensor readings, error handling. We are going to summarize the functions shortly, for exact deatils please consult the full documentation. All functions return a boolean value: true on successfull completion and false otherwise. 2.2.1 Connection handling methods bool ConnectMOway(int robotId): connects to the mOway robot identified by the number robotId. This id is set in the firmware, and indicated by a sticker on each robot. bool DisconnectMOway() disconnects from robot. Naturally any the control and sensor reading methods ony work, if the connection to the robot is successfully established. 2.2.2 Motor and LED commands The inetrface defines enumerations to be used for certain parameters of the methods discussed in sections 2.2.2 and 2.2.3. These enums both improve the legibilitiy of programs and protect against incorrect parametrization. The most important steering function is bool SetSpeed(int speed_motor_left, int speed_motor_right, direction dir_left=FORWARD, direction dir_right=FORWARD, int duration_left=0, int duration_right=0), it sets the speed and [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 21 direction of each motor, and it allows to set the duration while the motors should be moving (by defult it is until further command). For the direction parameters, the enumeration enum direction {BACKWARD,FORWARD} should be used; the speed should be given on a scale of 0-100.. The function bool GoStraight (int speed, direction dir=FORWARD, int duration=0) is a simplified version of the previous command, with the same values applying to both wheels. The function bool MotorStop() stops the motor of both wheels, therefoe making the mOway stop. The function bool ChangeLEDState(CMOway::leds led_number, CMOway::led_action action_number) serves to turn on and off the different LEDs of the robot. For the parameters the enumerations enum leds {LED_FRONT, LED_BRAKE, LED_TOP_GREEN, LED_TOP_RED} and enum led_action {ON, OFF} should be used. 2.2.3. Sensor and motor reading The sensor and reading commands serve to provide information about the environment and inner status of the robot. With their help it is possible to design behaviours that react to the changes of the surroundings of the robot. Since the reading functions too return a boolean value to indicate the success or failure of the reading process, the rad numeric vaules are written into variables that should be passed as parameters. The firstgroup of the reading functions provide information on the motors. The method bool ReadSpeed(int *speed_motor_left, int *speed_motor_right) reads and writes the speed of each motor into the parameter varables. The function bool ReadMotorDistances(int* left, int* right) reads the distance covered by each wheel in mms. The counter can be reset by bool MotorDistanceReset(). The function bool CMOway::ReadMotorKM(int* KM) returns the distance covered by the robot in kilometers, the counter can be reset by [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 22 bool MotorKmReset(). The function bool ReadMotorTime(int* time) reads the time the motors have been active, the counter resettable by bool MotorTimeReset(). For fine steering, it is possible to read the rotation of each wheel in degrees with the function bool ReadWheelRotation(int* left, int* right). The next group of functions make it possible the use the sensors of the robot, to measure environmental vales. The MOway Robot has a set of proximity sensors built in, their values can be read by the function bool ReadProximitySensors(int* left, int *center_left, int* center_right, int* right). The amibent light level (on a scale 1-255) and temperature (in degrees Celsius) can be read by te functions bool ReadAmbientLightSensor(int* lightsensor). and bool ReadTemp(int* temp). The acceleration in one axis can be read by bool ReadAccelerator(int* result, CMOway::axis eje), the enumeration enum axis {X, Y, Z} should be used for the second parameter. The return value indicates a point on an linear scale between -2G and +2G. And finally, the battery charge level can be read by bool ReadBatteryStatus(int* battery). 2.2.4 Error handling The interface collects all error messages accumulated, which can be obtained by the method std::string GetErrors(). The collection can be reset to empty by the function void ResetErrors(). The error messages indicate initialization errors, connection errors and parameter errors. 2.3 Work process and problems [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 23 The first step of the work was designing the solution structure. We decided that the best option to provide the interface would be a dynamically linked C++ library that can be used in a Visual C++ environment. For that we investigated how such libraries should be constructed and used, especially in the targeted programming environment,and we created test projects to see if this structure works porperly. The following step was to define the interface, deciding what commands should be supported, what features should be hidden. For that we studied both the MOway Robots manual and the interface used in a previous teaching assignment. After that we implemented the functions, using the 3rd layer to send commands to the mOway. A typical implementation consists of the following steps: 1. constructing a message of appropriate form using the received function 2. sending the message 3. recieveing the mOways answer 4. in case of reading functions, writing the read values into the reading parameters 5. error handling. In the last phase we tested and debugged the solution.. For this, we created small projects and started to conduct experiments, testing the communication and the functions. During this phase we investigated and overcame the following problems (among others): the proper settings of the programming environment Visual Studio for using a precomplied dll in a project; a bug in the 3rd layer that resulted in problems when reading values from the robot; a compilation setting that induced unsuspected delays and caused seemingly inexplicable behaviour. That last one was the hardest problem to overcome, because it was caused by the porgramming environment and had nothing to do with our implementation. 2.4 Use of the solution In order to use the library, you have to: 1. Enter into VS2008. 2. Create a new C++ Windows Form Project. 3. Go to Project properties (Alt+F7). 4. In General tab, change Common Language Compatibility to “Common Language Compatible /clr” [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] 1 de septiembre de 2011 24 5. Copy inside the project folder CMOway.lib, CMOway.h, RFModule.h, usb.h and CMOway.dll 6. Right click on solution explorer, click on “Add existing file” and add CMOway.lib, CMOway.h, RFModule.h, usb.h, and CMOway.dll to the project. 7. Finally, add #include “CMOway.h” on the file you want to call the library. To test your program, after compliation: 3. Plug in the usb transmitter 4. Turn on the MOway Robot 5. Run your program Please make sure that your solution is compiled in "Release" mode, because programs complied in "Debug" mode may have unexpected delays in them. Acknowledgements Martin Mellado, Peter Hanger, Marcin Nikliborc. References [1] MOway User manual [2] Khapera assignment [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 31 4.2.1.3 PROGRAMACIÓN Y FUNCIONALIDAD DE LA LIBRERÍA EN C++ El objetivo de la librería es ejercer de puente entre el programa cargado en el robot mOway y el módulo USB RF. De este modo se pueden enviar comandos al robot comp por ejemplo: mOwayRobot->MotorStop() De esta forma se simplifica de manera evidente la comunicación. A continuación se adjunta la tabla con todas las funciones disponibles en la librería. [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 32 Nombre Descripción Parámetros bool ConnectMOway(int robotId) Función para conectar con el robot int robotid: Identificador del robot void SetSendDelay(int delay); Función para establecer el retardo en milisegundos antes de enviar un comando Int delay: Retardo en milisegundos, por defecto 100 bool DisconnectMOway(bool disableRF=false); Función para desconectar el robot bool disableRF. Indica si queremos desconectar el m�o rf del mOway. Si se desconecta el rf del mOway habrá apagarlo y encenderlo otra vez para que pueda volver a recibir órdenes. std::string GetErrors(); Devuelve un string con detalles sobre el error void ResetErrors(); Vacia el string de errores bool SetSpeaker (int freq, speaker_mode mode, int time=0); Función para definir el Funciónamiento del altavoz inf freq: Frecuencia del sonido. Valores posibles 0-255. Valor Frecuencia 0 0,0000000 10 5681,8181818 50 1225,4901961 100 618,8118812 150 413,9072848 200 310,9452736 250 249,0039841 255 244,1406250 enum speaker_mode. Valores posibles: SPEAKER_OFF, SPEAKER_ON, SPEAKER_TIME. (SPEAKER_TIME indica que se emitirá un sonido durante el tiempo especificado en la variable time) int time. Indica el tiempo que estará sonando (solo Funcióna si mode = SPEAKER_TIME ). Valores posibles 0-255.(1 = 100ms) [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 33 bool SetSpeed(int speed_motor_left, int speed_motor_right, direction dir_left=FORWARD, direction dir_right=FORWARD, int duration_left=0, int duration_right=0); Función para definir la velocidad del robot y la duración del movimiento int speed_motor_left: velocidad del motor izquierdo en %. Valores posibles de 0-100 int speed_motor_right: velocidad del motor derecho en %. Valores posibles de 0-100 direction dir_left: sentido del motor izquierdo. Valores posibles enum {BACKWARD, FORWARD} direction dir_right: sentido del motor derecho. Valores posibles enum {BACKWARD, FORWARD} int duration_right: Duracion del movimiento del motor derecho(1 = 100ms). Por defecto 0, movimiento infinito. int duration_left: Duracion del movimiento del motor izquierdo(1 = 100ms). Por defecto 0, movimiento infinito. bool SetSpeedDistance(int speed_motor_left, int speed_motor_right, direction dir_left, direction dir_right, int distance_right, int distance_left); Función para definir la velocidad del robot y la distancia del movimiento int speed_motor_left: velocidad del motor izquierdo en %. Valores posibles de 0-100 int speed_motor_right: velocidad del motor derecho en %. Valores posibles de 0-100 direction dir_left: sentido del motor izquierdo. Valores posibles enum {BACKWARD, FORWARD} direction dir_right: sentido del motor derecho. Valores posibles [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 34 enum {BACKWARD, FORWARD} int distance_right: Distancia a recorrer por la rueda izquierda en mm. Valores posibles (0-255) int distance_left: Distancia a recorrer por la rueda derecha en mm. Valores posibles (0-255) bool GoStraight (int speed, direction dir=FORWARD, int duration=0); Función para hacer que el robot se mueva en línea recta int speed velocidad de los motores de ambas ruedas en %. Valores posibles de 0-100 direction dir: sentido del movimiento de ambas ruedas. Valores posibles enum {BACKWARD, FORWARD} int duration: Duracion del movimiento de ambos motores (1 = 100ms). Por defecto 0, movimiento infinito. bool GoStraightDistance (int speed, direction dir, int distance); Función para hacer que el robot se mueva en línea recta una distancia concreta int speed velocidad de los motores de ambas ruedas en %. Valores posibles de 0-100 direction dir: sentido del movimiento de ambas ruedas. Valores posibles enum {BACKWARD, FORWARD} int distance. Distancia a recorrer en mm. Valores posibles (0255) bool MotorStop(); Función para parar el movimiento del robot bool ChangeLEDState(CMOway::leds led_number, CMOway::led_action action_number); Función para cambiar el estado de los leds enum led led_number: El led. Valores posibles LED_FRONT, LED_BRAKE, LED_TOP_RED, LED_TOP_GREEN [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 35 enum led_action: Para apagar o encender el led. Valores posibles ON,OFF bool ReadSpeed(int *speed_motor_left, int *speed_motor_right); Obtiene la velocidad de las ruedas en %. Valores posibles de 0-100 bool ReadProximitySensors(int* left, int *center_left, int* center_right, int* right, bool digital=false); Obtiene la lectura de los sensores de proximidad En modo analógico obtiene valores entre 0 y 255 (0 no hay ningún obstáculo, 255 el sensor está pegado al obstáculo) En modo digital obtiene valores entre 0 y 1. (0 no hay obstáculo 1 el sensor está pegado al obstáculo) int left: Valor del sensor izquierdo. Valores posibles (0255) int center_left: Valor del sensor centro-izquierdo. Valores posibles (0-255) int center_right: Valor del sensor centro-derecho. Valores posibles (0-255) int right: Valor del sensor derecho. Valores posibles (0255) bool digital: Si se pone a true, se obtendrá el valor digital de cada sensor (devuelve 0 si no se detecta obstáculo y 1 en caso contrario). Si se pone a false se obtendrán valor entre 0-255 para cada sensor. Por defecto es false [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 36 bool ReadLineSensors(int* left, int* right, bool digital = false); Obtiene la lectura de los sensores de línea En modo analógico obtiene valores entre 0 y 255 (0 no hay ninguna línea, 255 el sensor está pegado a la la línea) En modo digital obtiene valores entre 0 y 1. (0 no hay ninguna línea 1 el sensor está pegado a la línea) int left: Valor del sensor izquierdo. Valores posibles (0255) Valor del sensor derecho. Valores posibles (0-255) bool digital: Si se pone a true, se obtendrá el valor digital de cada sensor (devuelve 0 si no se detecta línea y 1 en caso contrario). Si se pone a false se obtendrá un valor entre 0-255 para cada sensor. Por defecto es false bool ReadAmbientLightSensor(int* lightsensor); Devuelve la cantidad de luz detectada en %. Valores posibles 0-100 (0 oscuridad) bool ReadBatteryStatus(int* battery); Devuelve el estado de la bateren %. Valores posibles 0-100 bool CMOway::ReadMic(int* temp, bool digital=false); Función para leer el ruido ambiental int* temp: El ruido detectado por el mOway. Valores posibles 0255 bool digital: Indica si queremos obtener el valor digital del sensor de ruido. 0 no se detecta nada 1 se detecta ruido. Valor por defecto false. Devuelve true si se recibe confirmación del mensaje por parte [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 37 del mOway bool ReadTemp(int* temp); Devuelve la temperatura en C. Error estimado +-5C bool MotorDistanceReset(); Pone a 0 el contador de distancia bool MotorKmReset(); Pone a 0 el cuentakilómetros bool MotorTimeReset(); pone a cero el tiempo bool ReadMotorDistances(int* left, int* right); Obtiene la distancia recorrida por las ruedas en mm. Valores posibles 0-255 bool ReadMotorTime(int* time); Obtiene el tiempo transcurrido 100ms/bit. Valores posibles 0-255 bool CMOway::ReadMotorKM(int* KM); Obtiene el cuenta kilometros 1mm/bit. Valores posibles 0-512 bool ReadWheelRotation(int* left, int* right); Obtiene la rotacion de las ruedas. Valores posibles de 0-360 bool ReadAccelerator(int* result, CMOway::axis eje); Aceleración sufrida por el robot en los ejes x, y ,z. Valores de 0 a 255 (0 -2G, 255 2G) +-0.0156G/bit [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 38 4.2.1.4 PRUEBAS 4.2.1.4.1 DESARROLLO DE LAS PRUEBAS Para la realización de las pruebas se contó con la ayuda de varios alumnos que realizaron en base a una memoria que realicé, con el principal objetivo de intentar averiguar el comportamiento de la comunicación RF y la estabilidad de la librería de comunicación. Cabe mencionar, que la solución CMoway en formato Visual Studio 2008, tiene incluido un proyecto llamado CheckDll, que permite comprobar la funcionalidad de la librería sin necesidad de crear un proyecto desde cero. El enunciado de la práctica era el siguiente: [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 39 [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 40 [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 47 7 BIBLIOGRAFÍA Web mOway-robot: http://www.mOway-robot.com/ Documentación del robot mOway, Manual de usuario y material de ejemplo C18 incluído con el robot. MPLAB IDE Manual Avoiding DLL Hell http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/bb985026.aspx Creating Visual C++ Dll http://logix4u.net/Programming/vc++/A_Tutorial_on_creating_DLLs_with_VC++.html Creating Dinamic link libraries http://msdn.microsoft.com/en-us/library/1ez7dh12.aspx Libusb documentation http://sourceforge.net/apps/trac/libusb-win32/wiki/libusbwin32_documentation [DESARROLLO ARQUITECTURA DE CONTROL DE ROBOTS MÓVILES BASADA EN RADIOFRECUENCIA Y SU APLICACIÓN AL ROBOT MOWAY] Septiembre 2011 48 8 RELACIÓN DE DOCUMENTOS ANEXOS Nombre del documento Autor Descripción Anexo 1 Firmware mOway.zip Sami Racho Ferrandis. Versión inicial de Peter Hanger Proyecto de MPLAB con el programa creado para el robot mOway Anexo 2 Solución VS2008 librería CMoway Sami Racho Ferrandis. En la versión inicial colaboraron:  Julia Biro  Marcin Nikliborc  Slawomir Moriak Solución VS2008 con la librería CMoway lista para ser compilada. También incluye un proyecto llamado CheckDll para hacer pruebas con la librería implementada. Anexo 3 Resultado Pruebas Funcionamiento.pdf Laura Arnal Benedicto Resultados obtenidos al realizar las batería de pruebas. Anexo 4 Resultado Pruebas Funcionamiento.pdf Carmen Arbonara de la Asunción Resultados obtenidos al realizar las batería de pruebas. Anexo 5 Programación de un robot móvil mod.doc Martin Mellado Arteche Práctica realizada en base a la librería CMoway