PDF de programación - Manual del robot EyeBot

Manual del robot EyeBot

Jose M. Cañas, Esther García, Vicente Matellán

Universidad Rey Juan Carlos

[email protected]

TR-GSYC-2002-1, versión 2.5

Resumen

Eyebot es un robot móvil en el que vamos a desarrollar nuestras investigaciones
orientadas principalmente a la creación de un equipo de fútbol para participar en la
Robocup. El robot dispone de una serie de sensores y actuadores para que pueda dese-
volverse en el entorno.

Dispone de tres sensores de infrarrojos, una cámara digital y dos encoders, uno en
cada motor. Además dipone de dos motores que permiten el movimiento del robot y dos
servos, uno para mover la cámara y el otro para el pateador.

Eyebot tiene un microprocesador Motorola 68332, con 512 KB de Flash-ROM y
una memoria RAM de 1 MB, entre otra cosas. Además cuenta con un módulo de radio
para comunicarse entre distintos robot y para comunicarse con un PC.

Este manual es una guía para el programador de aplicaciones en el robot. Describe
brevemente los sensores y los actuadores del robot, el software de acceso a los distintos
recursos hardware, distintas librerías de apoyo.

Índice

1. Introducción

2. El robot eyebot

2.1. Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1. Procesamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2. Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3. Actuadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.4. Comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Interacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.5.
2.2. Sistema operativo: RoBIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Consola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. HDT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3. Interfaz de programación

3.2. Acceso a los actuadores

3.1.1.
3.1.2. Acceso a los encoders
3.1.3.

3.1. Acceso a los sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Infrarrojos PSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Imágenes de la cámara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1. Control en lazo abierto de los motores . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2. Motores en lazo cerrado: interfaz de movimiento VW . . . . . . . . .
3.2.3. Acceso a los servos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Acceso a los sistemas de comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1. Puerto serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2. Puerto paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.3. Radiocomunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4. Recursos de multiprogramación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1. Tareas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.2. Semáforos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3. Temporizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5. Acceso a los elementos de interacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.1. Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.2. Teclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.3. Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6. Otros recursos del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.1. Manejo del tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.2. Procesado de imagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.3. Acceso a los buffers de I/O de bajo nivel . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.4. Conversor analógico digital
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Información del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6.5.

4. Utilización del PC para programar el eyebot

4.1.
Instalación en el PC del compilador cruzado . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Copiar sistema operativo del eyebot en el PC . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Descarga por el puerto serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Probando la instalación con el programa holamundo . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5. Creando un programa para el robot
4.5.1. Escribir el código fuente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.2. Compilar y enlazar en el PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.3. Descargar en el eyebot el ejecutable
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .

4.6. Creando una librería para el robot
4.7. Numeración y empaquetamiento de versiones

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5. Simulador del eyebot

5.1.
Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Fichero de configuración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Índice de cuadros

Funciones para los PSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.
Funciones para los encoders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Funciones para la cámara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Funciones para los motores
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.
Funciones del interfaz VW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Funciones del interfaz VW (II)
6.
Funciones para los servos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.
Funciones para acceder al puerto serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.
9.
Funciones para el puerto paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10. Funciones para la radiocomunicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11. Funciones para las tareas y procesos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12. Funciones para los semáforos
13. Funciones para los temporizadores
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14. Funciones para la pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15. Funciones para la pantalla (II)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16. Funciones para el teclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17. Funciones para el audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18. Funciones de manejo tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19. Funciones para el procesamiento de imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . .
20. Funciones para el acceso a los buffers de I/O de bajo nivel . . . . . . . . . .
21. Funciones de acceso al conversor A/D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22. Funciones de información del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Agradecimientos

Este manual ha sido realizado por los alumnos del grupo de robótica de la URJC.
Contribuciones importantes se deben a ellos: Esther García Morata, Félix San Martín de
la Fuente, Carlos Ag¨uero, Victor Gómez, Pedro José Macedo, Manuel Peño, Ana Martínez,
María Angeles Crespo.

1.

Introducción

El Eyebot es un robot móvil sobre el que estamos llevando a cabo una serie de inves-
tigaciones, centradas sobre todo en la Robocup ( competición de fútbol con robots ). Este

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Figura 1: EyeBot

robot dipone de ciertos sensores que le permiten moverse por el espacio de forma autónoma,
además dispone de una cámara que le facilita la tarea del posicionamiento y un ’kicker’
para dar al balón.

Este manual nace con la idea de servir de ayuda al programador de aplicaciones para
el robot Eyebot, describiendo el entorno de programación que tiene a su disposición el
investigador para materializar en el robot sus propuestas, además se proporciona un mapa
del mismo para saber qué sensores tiene, sus caraterísticas, y qué puede realizar con ellos.
Una parte importante de este entorno la constituyen las librerías hechas por el fabricante
para acceder a distintos sensores y actuadores. Otra parte significativa la forma el conjunto
de programas ya desarrollados dentro del grupo y los servicios que ofrecen.

La documentación de referencia sobre el robot y su entorno la ofrece directamente el

fabricante en la página oficial del Eyebot1.

Para generar los programas a descargar en el robot usamos un compilador cruzado gcc68
sobre una plataforma Linux. El lenguaje usado para programar al robot es C, pudiendo
ser también utilizado el lenguaje ensamblador del M68000.

El sistema operativo sobre el cual corren todas las aplicaciones es linux, un sistema
similar a Unix, de libre distribución, multitarea y multiusuario, de 32 bits muy robusto
y ágil. C es el lenguaje elegido por el fabricante para codificar sus librerías y la mayoría
del software dentro del grupo ha sido programado también en lenguaje C. La distribución
de Linux utilizada incluye gratuitamente gcc, un compilador C/C++ para ese sistema
operativo.

En su contra tiene que no es un sistema de tiempo real, pues no permite acotar plazos.
Sin embargo ha resultado suficiente para los requisitos de rapidez necesarios en nuestras
aplicaciones. Linux ofrece las librerías necesarias para desarrollar interfaces gráficas en el
sistema más extendido en el mundo Unix, X-Window.

1http://www.ee.uwa.edu.au/~braunl/eyebot/

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Figura 2: Vistas frontal y trasera del EyeBot

2. El robot eyebot

2.1. Hardware

El robot está constituido por un mi