viernes, 23 de diciembre de 2011

icaro - bloques


Comenzó como un estudio sobre programación orientada a objetos , python, y la integración de pygame (SDL) con pygtk (GTK+). Al final, después de un mes de programación termine haciendo este programa para la generación de código C++ para compilador SDCC y las librerías pinguino-usb (hacking labs).
La idea es un entorno grafico parecido a TurtleArt, con la diferencia que en ves de generar codigo LOGO y controlar una tortuga, se genera codigo C++ y se carga en un pic 18f4550 mediante el bootloader VASCO-PUF y las librerías pinguino-usb.



Pantalla del programa de bloques icaro.

En la imagen anterior se puede ver el entorno echo en pygtk con un  drawing area donde se inserta la libreria grafica pygame para poder manipular imagenes, dibujar primitivas etc etc. En el menu de la derecha estan lo botones para poder insertar los bloques de color que representan instrucciones completas de C++ que luego pueden ser cargadas en la placa pinguino-usb.
Cada bloque se "pega" al bloque de arriba y puede arrastrar a los bloques pegados abajo suyo como si estuvieran "imantados".
Es demasiado BETA para poder ser usado, tiene muchos errores que hay que depurar, pero la idea  es poder generar código para cargar en los 18f4550 y crear pequeños robots autónomos sin necesidad de tenerlos conectados a la computadora (tal ves robots insectos).

En este ejemplo diseñe un brazo robot de 5 servos, al cual le cargo los parámetros de movimiento mediante el programa (todavía no tiene nombre), luego de cargarle el programa, el pic ejecutara todas las instrucciones en bucle y solo usara el cable USB para la alimentación del pic y los servos (+5 volts).


Detalle de la pinza con un micro servo


vista de costado

del otro lado (se pueden apreciar los servos)


El pcb pinguino-usb y una protoboard donde conecto la alimentación de los servos
chip 18f4550


aca se ven los bloques del programa.

En la imagen anterior se ven los bloques que representan los 5 servos y pausas, el programa comienza en el bloque "inicio" va moviendo los servos para mover el brazo. La librería Pinguino para control de servos permite controlar varios servos al mismo tiempo usando interrupciones (timer1) por lo que todo el tiempo se esta generando PWM en las salidas seleccionadas, y los servos quedan trabados en una posición.
Por lo pronto el programa esta muy verde, pero la idea es poder montarlo en SUGAR y desarrollar un pcb basado en pinguino-usb para crear robots autonomos, controlarlos desde tutrleart o generar ventanas de control con PYcaro.




video del funcionamineto del brazo




otra vista del brazo

martes, 29 de noviembre de 2011

taller de robotica con icaro

Adrian Frapiccini de bahia blanca esta usando ICARO para un taller de robotica con chicos y tuvo la amabilidad de mandarme unas fotos para subir al blog.



las placas ICARO np04 fueron fabricadas por adrian



el robot va montado sobre dos motores paso a paso 

Aca un video de los motores paso a paso (creo que tuvieron problemas con el peso, los motores pap suelen no ser muy fuertes)




Jugando con los leds de la placa


Muchas gracias a Adrian por el apoyo al proyecto y espero que todo siga super bien.

viernes, 25 de noviembre de 2011

ICARO y conectar igualdad

El lunes 14 de noviembre fui invitado por Javier Castrillo del programa CONECTAR IGUALDAD a dar un taller interno para su equipo sobre robotica y las netbooks de la nacion.
La idea era fabricar un pequeño robot que pudiera trabajar con las netbooks classmate y utilizarlo como demostración en los colegios a los que van.
Aprovechando que las netbooks vienen con doble boot (windows y linux), trabajamos sobre el ubuntu que traen y le instalamos los paquetes básicos para poder trabajar con ICARO (python, turtleart, apicaro).
La experiencia fue muy linda y un gran inpulso para la robotica educativa con software libre.





Primeros pasos from Javier Castrillo on Vimeo.
Aca se puede ver el robotito caminando por primera ves




Ícaro from Javier Castrillo on Vimeo.
Controlado remotamente con otra notebook


Las siguientes fotos son de una demostración de ICARO en el colegio san Antonio de areco en bs as donde se puede ver ca los alumnos "jugando" con el robot y las classmate.





lunes, 21 de noviembre de 2011

ICARO en el congreso LATINOWARE

Del 19 al 21 de octubre, se realizo en foz do iguaço (brasil) la 8º edición de la latinoware, el evento de software libre mas grande de latino américa, y donde fui invitado por danilo cesar (rovoticalibre) para dar una charla sobre robotica educativa con software libre.
En brasil, me encontré con Igor soares un gran amigo que conoci en panama y también fedora ambassador con el que compartimos habitación en el hotel.

Con Igor en el stand de fedora

Tuvimos la oportunidad de tener un stand del proyecto FEDORA, donde aproveche para mostrar la XO que me entregaron los chicos de sugarlabs para demostraciones de ICARO con el entorno SUGAR.
También di un curso sobre robotica, usando python y micro controladores PICs en el laboratorio de robotica del evento, que por suerte se entendió bien y salimos muy contentos todos.



con los chicos del laboratorio
 los chicos del curso donde hable una introduccion 
al lenguaje assembler de pics y un poco de python

Mi charla giro en torno al uso de robotica y el proyecto ICARO, era una de las ultimas charlas, y ya había menos gente que en los primeros días, lo que permitió tener un dialogo mas directo con la gente.




haciendo pruebas con una Xo del programa OLPC


El auditorio estaba bastante mas tranquilo que los días anteriores


Una de las cosas que mas rescato, fue conocer personalmente a Juan Gonzáles Gómez, un referente personal mio en todo lo que es robotica y que dio una charla increible sobre robotica imprimible usando impresoras 3d (reprap).

Foto con juan y el pequeño robot para pruebas que lleve.

 Uno de los robots impresos que llevo Juan.
Todo el chasis rojo de plastico, fue echo con una impresora 3D 
(como sacado de un libro de ciencia ficción)

El evento fue excelente, desde la organización hasta la calidad de los participantes, quiero aprovechar para agradecer al proyecto FEDORA que pago mi viaje y estadía (y al dia de la fecha sigo pensando que me malcrían demasiado), a Danilo por invitarme y la buena onda en general que hubo y a Igor por tenerme paciencia como compañero de cuarto (y casi como traductor personal).
Este tipo de eventos ayudan muchísimo al Software libre porque permite que se generen redes de trabajos mas solidas y nuevas propuestas de proyectos.

domingo, 16 de octubre de 2011

Xo robot (sugar y robots)

Este es un pequeño robot usando una Xo del programa OLPC con el sistema operativo sugar y turtleart.
La idea es mostrar que no hace falta grandes capacidades de procesamiento en una notebook para poder armar un robot educativo.


Vista lateral



El robot tiene un sensor cny70 para poder seguir una linea negra y una pinza manejada por un servo para abrir y cerrar.



video donde se puede ver el funcionamiento del robot, cuando el sensor pasa por la linea negra, el motor izquierdo se activa cuando el sensor no toca mas la linea negra, activa el motor derecho, haciendo que el robot avance en zigzag siguiendo el camino marcado por la linea. Cuando topa contra algún objeto , paran los motores, se abre la pinza, se cierra y el robot retrocede durante 5 segundos.

lunes, 29 de agosto de 2011

nueva placa NP04


Esta nueva placa esta diseñada para aprovechar los dos tipos de pics mas comunes del mercado, la gama 16F628A y 16F88.
Esencialmente la diferencia entre dos pics esta en los puertos de transmisión y recepción de señales seriales (Tx y Rx) que en los 16F628 están en los pones 7 y 8 y en los 16F88 están en los pines 8 y 11.
Para permitir trabajar con los dos pics, se selecciona los dos jumpers al lado del MAX232, ademas, tiene un conector para aprovechar la la salida de tension del 7805 (5 volt y la salida directa).
Este PCB no trae el integrado UNL2803 lo que ahorra la instalación de borneras, leds y resistencias y facilita conectar la placa a servomotores y drivers para manejo de motores CC (L293D).
El pcb esta diseñado para tener un conector para cada puerto del pic,


Detalle de la placa armada para pruebas


Controlando dos servomotores futaba

Las dimensiones de la placa esta diseñadas para poder armarlo con un pcb de cobre de 5 cm x 10 cm (medida estandar en argentina).

Esquema de componentes.


diagrama echo con Kicad

Grafico 3D echo con Kicad

Vista de arriba del PCB



Video de control de dos servomotores.

Esta placa requiere de mas conocimiento de electrónica que las placas np03 pero tienen mas posibilidades porque no hay que usar el UNL2803 (que para mover servos o motores cc no sirve).

para descargar el proyecto echo con Kicad:

http://valentinbasel.fedorapeople.org/serie/placa-np-04.tar

el firmware para pic 16F628A:

http://valentinbasel.fedorapeople.org/pic-caro/pic-caro.0.5.tar

Por ahora no arme ningún firmware para los pics 16F88, y hay varias cosas que me gustaría mejorar de esta placa (programación ICPS para no necesitar un programador para el pic por ejemplo).

lunes, 22 de agosto de 2011

icaro 0.6.3

Ya esta lista la nueva versión del firmware para placas icaro np03, Actualizado para usar el compilador SDCC en ves de escribir directamente en assembler.
La ventaja de poder escribir en un lenguaje de alto nivel como C es la facilidad para mantener actualizaciones, modificaciones etc etc.
Esta nueva versión del firmware icaro (icaro06) tiene las siguientes mejoras:

1) mejorada el manejo de servomotores (sin dejar 1500 Ms entre instrucción)
2) capacidad de generar una onda cuadrada de frecuencia audible
3) Reescrito íntegramente en SDCC

Se actualizo el lenguaje icaro a su versión 0.6.3 que permite usar las instrucciones "pausa" y "audio".
En las versiones anteriores del firmware, para poder controlar un servomotor, se enviaba el carácter "m" , el valor de los grados del motor (0-255) y el puerto (1-8) y el micro quedaba en un bucle cerrado de 1500 ms, donde no se podia enviar ninguna otra orden (con peligro de colgar el pic). Con el nuevo firmware, se resuelve ese BUG permitiendo mover mas rapidamente el servo y activar mas de un servo al mismo tiempo (enviando la misma señal a ambos).
La capacidad de generar ondas sonoras fue a pedido de Adrian Frapiccini que me comento que podía serle util para un curso. Para poder generar sonidos, hay que conectar un parlantito directamente a una de las salidas de la placa y usar la función audio(), a diferencia de Arduino, no se enviá la frecuencia de la señal a reproducir, si no la longitud de onda en funcion de eso se puede calcular la frecuencia de sonido.

Robot controlado remotamente.

Este es una prueba del nuevo firmware, usado para controlar un robot movido por dos motores CC y con una camra movil controlada por dos servomotores futaba.

Se puede apreciar la cámara montada sobre dos servomotores


Otro detalle de los servos





video del robot circulando por la casa


El robot es controlado mediante X11vnc con una interface echa con pygtk y usando apicaro 0.2.
Para descargar la nueva version del firmware (echa con el software I4UC):

pic-caro.0.5

la nueva version del lenguaje icaro:

icaro.0.6.3.140811

El api para python actualizado:

apicaro.0.2

lunes, 4 de julio de 2011

fresadora CNC con icaro y linux (parte uno)

Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas (definición de la wikipedia).
Una fresadora es una maquina muy polivalente, con capacidad de mecanizar una gran variedad de formas con enorme precisión.


fresadora del Instituto técnico artes y oficio melchore lazo de la vega (panamá)

CNC (control numérico computado) es un sistema para control de maquinas herramientas como una fresadora mediante software de computadora. Permite tener la precisión de una fresadora con la posibilidad de automatización que da la computadora.
En este proyecto, vamos a implementar una fresadora CNC de 3 ejes (X, Y, Z) mediante 3 motores paso a paso.
Cada motor PaP esta conectado a una varilla roscada milimétrica (una especie de tornillo de 1 metro de largo sin cabeza), con cada vuelta que de el motor, la varilla girara y moverá una tuerca que esta agarrada a la plataforma, esto hace que la plataforma se mueva 1 milimetro por cada vuelta de la varilla en un sentido o el otro.
Como los motores paso a paso que estamos usando son de impresora, necesitan activar en orden sus 4 bobinas para hacer un paso, y con 50 pasos el motor da una vuelta completa quedando en la misma posición, si calculamos, por cada vuelta completa el motor activa 200 veces sus 4 bobinas para mover la plataforma 1 mm, eso nos da una precisión de 1/200 mm ( 0.005 mm).

Motor PaP conectado a la varilla con rosca milimetrica


Detalle de la varilla unida a la plataforma.

La forma de trabajo de nuestra fresadora consiste en tener la plataforma Y montada sobre la plataforma X y nuestra pieza a mecanizar sobre las dos bases.
De esta forma moviendo X y Y podemos disponer en calquier espacio cartesiano el material a trabajar. En el eje Z va instalado nuestra mecha fresadora para cortar (en realidad puede ir casi cualquier cosa, desde un laser de corte hasta una jeringa para inyectar silicona y hacer una impresora 3d).

Ejes X/Y y su posición en la maquina.

Vista general delo ejes X/Y y los rieles donde van montados

Ya con nuestra maquina armada y operativa, nos falta el software para controlarla, y es ahi donde usaremos ICARO para mover los motores, python para generar la interface grafica y calcular nuestro dibujo, y por ultimo inkscape para generar la imagen vectorial que vamos a fresar.
INKSCAPE es un programa para dibujo de gráficos vectoriales muy usado por los diseñadores graficos, entre sus muchas aplicaciones y posibilidades esta la de exportar nuestro trabajo al formato .PLT (hpgl) un formato estándar desarrollado por HP para controlar sus plotters. los archivos .plt son una linea de texto plano con todas las coordenadas de los puntos que marcan cada vector de nuestro dibujo.
el formato de estos archivos es facil:

todos comienzan con "IN" y despues van los comandos (PU,PD) y las cordenadas x,yterminadno con el caracter ";".

IN;PU 064,60;PD064,90;PU;

"PU" significa levantar el lapiz, "PD" es para bajar y comenzar a dibujar.


Un dibujo echo con inkscape.

Con nuestro archivo .plt listo, pasamos a programar en python usando pygtk + cairo + ICARO.

Primera versión del programa de control escrito en python

El programa dibuja el archivo .plt y como ven sale la imagen espejada, eso es por la forma de trabajo de los plotters, en nuestro caso no es tan importante.






video de prueba de los motores paso a paso
y la interface.


lunes, 13 de junio de 2011

seguidor de linea

Un seguidor de linea es un robot que puede movilizarse sobre una superficie blanca y detectar una linea de color negro.
Su funcionamiento es bastante sencillo, pero tiene partes interesantes de desarrollo entorno al algoritmo para detección de lineas negras. La parte mas importante esta en el sensor CNY70 el cual consta de un emisor y receptor de infrarrojo en una misma capsula.
cuando una onda de luz infrarroja choca contra una superficie blanca o clara, rebota hacia el receptor, el cual generara una señal lógica de uno si la superficie es blanca o cero si es negra.
En realidad para poder trabajar directamente con un PIC, hay que acomodar la señal con un integrado 40106, El cual es un integrado con lógica negada (NOT) o tambien conocido como Schmitt Trigger.


Diagrama esquemático de la conexión del CNY70 y el 40106

en la pagina de r-luis hay excelente información al respecto, donde se puede ver mucha información técnica y posibilidades de configuración.
Este robot (una variación del presentado en la FUDCON de panama), tiene un sensor CNY70 sobre la rueda libre al frente del robot aproximadamente a 5 mm del piso. Se pone el robot sobre la derecha de la linea negra y cuando se inicia el algoritmo, se enciende el motor izquierdo hasta que toque la linea negra y se apaga el motor izquierdo y se prende el motor derecho hasta llegar al blanco y así avanzara emulando el andar de una persona no vidente con su bastón.
con dos sensores se puede conseguir un mejor rendimiento y velocidad, pero con un sensor es mas fácil de diseñar.

Sensor CNY70 visto de frente


Sensor CNY70 de costado


robot con plataforma para la netbook

Placas con el integrado 40106 de control y el l293D para los motores



Video del robot

Se puede ver como en la primera vuelta el robot "se pierde" por cruzar la linea y no ubicar el espacio blanco. Con dos sensores se puede lograr un mejor rendimiento y estabilidad (y velocidad).

jueves, 9 de junio de 2011

Sensores termicos y motores CC

Este es un pequeño tutorial que muestra como usar icaro para controlar un motor CC (corriente continua) con un relé  simple y ademas el uso de un termistor para controlar la temperatura (un incendio).
Hay varias formas de controlar un motor CC, la mas fácil de entender es mediante el uso de un relé simple. los relé son muy útiles para separar mecánicamente una conexión eléctrica de la controladora de ICARO, nosotros solo activamos la bobina que genera un campo magnético que mueve la pieza de metal que hace contacto, activando o desactivando el paso de la corriente de otra fuente de alimentación.
La ventaja de este sistema es que es bastante fácil de armar y de entender, básicamente un relé es un interruptor de tensión movido por un electro imán, También nos permite manejar grandes cargas de corriente y voltaje sin peligro para nuestra placa (y computadora), un tipico problema es causado por la inductancia que genera todo motor al ser activado y que puede causarnos problemas (en las placas np03 hace que se reinicie el micro controlador).

La desventaja de este tipo de trabajo es que al ser un componente mecanico, los relé solo pueden ser activados a una velocidad reducida, no permitiendo hacer PWM por ejemplo, y si necesitamos invertir el giro del motor tendriamos que usar otro relé mas, del tipo doble inversor, que nos permita invertir la polaridad del motor, por lo tanto su costo de fabricacion haria que sea mas barato conseguir un puente H integrado como el L293D, que es mas eficiente y permite PWM (aunque puede ser difícil de conseguir).

esquema de conexion en la protoboard ( usando fritzing)


relé en la protoboard con los contactos armados



viejo cooler de una fuente ATX 


Conexiones de la placa icaro 


Termistor ntc perla y un encendedor


Esquema echo con GEDA


El circuito en si es muy simple, en la protoboard esta conectado el motor al relé y este es activado por el pin 1 de la placa np03 (que podría ser tranquilamente una placa de puerto paralelo). 
El termistor es un sensor de temperatura, a medida que sube su temperatura, varia su resistencia electrica. Al llegar a un umbral, la placa icaro detecta la variación de resistencia y marca activado o desactivado (1 - 0).
El programa solamente hace un bucle infinito y  mira el valor del sensor 1 de la placa (devuelve uno o cero), si es igual a cero es porque el termistor esta frió y no hace nada; si el sensor marca 1, es porque algo esta calentando el termistor (el encendedor) y activa durante 5 segundos el pin 1 de la placa, lo que hace que se active el relé y este prende el ventilador cooler que apaga la llama y ayuda a enfriar el sensor.



pantalla con el código de turtleart



Video del motor

En el video se puede escuchar como chasquea el relé cuando es activado por la placa icaro (y se prende el led 1 )