Anàlisis, disseny i construcció d\’un robot educatiu basat en microcontrolador AVR-Atmega

ANÀLISIS, DISSENY I CONSTRUCCIÓ D’UN ROBOT EDUCATIU BASAT EN MICROCONTROLADOR AVR-ATMEGA

Sergi Hernández Arroyuelo

Projecte fi de carrera d’Enginyeria informàtica

Índex

•Objectius

•Requeriments

•Arquitectura

•Funcionament del sistema: FreeRTOS

•Comunicació PC-Robot

•Comparació amb altres alternatives

•Conclusions

•Construcció d’un robot educatiu per la formació d’assignatures d’Enginyeria Informàtica.

•Estudi de viabilitat d’una producció de volum mig, basada en el prototip construït.

Objectius

•Requeriments educatius

•Requeriments tècnics

•Requeriments físics

Requeriments

Requeriments educatius

•Eina educativa, amb versatilitat per adaptar-se a diferents tipus de

pràctiques.

•Eina extensible, que permeti ser millorada amb ampliacions.

•Eina econòmicament viable, que s’adeqüi a les limitacions d’un

projecte de caire educatiu.

Requeriments tècnics

•Locomoció: possibilitat de moviment, amb variació de la velocitat i

canvi de sentit i direcció

•Percepció: capacitat d’interacció amb l’entorn, mitjançant sistema de

sensors.

•Processament: ús de la informació rebuda per a comportaments

intel·ligents.

Requeriments físics

•Facilitat de reproducció: arquitectura fàcilment reproduïble per una

possible producció.

•Mida reduïda: quan més compacte i lleuger, millor.

Arquitectura

Arquitectura

Motors

Servomotor

Sonar

Infrarojos

Atmega 128Locomoció

Detecció d’obstacles en un rang de 180 graus

Detecció d’obstacleslaterals

driver delsinfrarojos

Mòdul d’unitat de procés Mòdul de locomoció

Mòdul de sensors

Necessitat de concurrència en l’execució de les diferents tasques

Funcionament del sistema

Necessitat de concurrència en l’execució de les diferents tasques

Funcionament del sistema

Solució: Sistema Operatiu

Necessitat de concurrència en l’execució de les diferents tasques

Funcionament del sistema

Solució: Sistema Operatiu FreeRTOS

Funcionament del sistema

Programa principal•Inicialització mòdul d'interfície•Crides a les tasques de cada mòdul

Mòdul d’interfície•Recepció de la comanda

Mòdul Sonar•Creació de la tasca•Crides a les funcionsdels drivers del sonari el servomotor

Mòdul Locomoció•Creació de la tasca•Crides a les funcions del driver dels motors

Driver sonar

Driver servomotor

Driver motors

Comunicació PC-Robot

Comunicació PC-Robot

AVR Studio 4(assembler, C)

Debugació i

programació

JTAG(PonyProg)

Descàrrega del

programa al robot

Comunicació PC-Robot

AVR Studio 4(assembler, C)

Debugació i

programació

Hyperterminal

Comandes dels

drivers

RS232(Bluetooth)

Comunicació entre hyperterminal

i robot

JTAG(PonyProg)

Descàrrega del

programa al robot

Comparació amb Boe-Bot

• 16 MHz

• Gran capacitat d’entrada/sortida (48 pins)

• 4 K Bytes de RAM

• 4 K Bytes d’EEPROM

• 128 K Bytes de memòria Flash

• 20 MHz

• Capacitat d’entrada/sortida molt limitada (16 pins)

• 32 Bytes de RAM

• 2 K Bytes d’EEPROM

• No té memòria Flash

Boe-BotRobot AVR

Prestacions

Comparació amb Boe-Bot

•Atmega128 és programable en C i assembler

•Arquitectura amb possibilitats d’ampliació

•Necessitat de creació d’un prototip

•Preu més elevat (169,39 €)

•Boe-Bot només és programable amb PBASIC

•Arquitectura definida i tancada

•Facilitats per a la construcció

•Preu més assequible (132,64 €)

Boe-BotRobot AVR

Conclusions

Robot basat en AVR Atmega s'adequa als requeriments d’una proposta educativa a nivell universitari

• Permet la realització de pràctiques de diferents assignatures

• Té una arquitectura oberta a futures millores

• No és excessivament car, comparat amb altres alternatives

• Un cop construït el prototip, no és difícil reproduir-lo

Conclusions

Possibles millores:

• Afegir més sensors, que proporcionin una major percepció de l’entorn

• Afegir funcionalitats que millorin les possibilitats alhora de planificar unes pràctiques

• Substituir alguns dispositius per altres que podrien donar-nos molta més informació

Gràcies per la vostra atenció