Développement d'une interface graphique pour le suivi et le contróle a distance du robot Pekee

Abstract

Frances: le terme robotique trouve ses racines dans le mot robot. la robotique est donc la science ou une des branches de la science qui s'occupe de I'étude, du déroulement et des applications des robots. De cette définition nous pouvons en déduire que la robotique touche a plusieurs domaines tels que la Mécanique, l'Électronique, l'Automatique, l'lnformatique, etc. lis existent plusieurs définitions du terme robot dont certaines s'approchent plus a la science fiction qu'au monde réel. Une définition du robot actuel pourrait etre celle d'une machine autonome multifonctionnelle et reprogrammable destinée a réaliser des fonctions qui sont normalement exécutées par I'homme. Dans cette définition, on trouve différents types de robots. Par exemple, notre robot est du type robot mobile. les robots mobiles sont fournis de pattes, des roues ou des chenilles qui les permettent se déplacer suivant leur programme. Ce type de robots élaborent I'information qu'ils reyoivent a travers leurs propres systemes de capteurs et sont souvent utilisés dans des installations industrielles, comme par exemple le transport de marchandises dans les chaines de production et les dépots. De meme, ces robots sont aussi utilisés dans I'investigation des lieux d'acces difficile ou tres distants, comme c'est le cas dan s I'exploration spatiale et dans les recherches ou les sauvetages sous marins. Pekee est un robot mobile développé par I'entreprise Wany Robotics capable de réaliser des mouvements et d'avoir un comportement autonome. la variété de capteurs et des dispositifs inclus ainsi que la possibilité de communiquer sans fils moyennant un module wireless et la réception d'images moyennant la camera incorporée au module PC embarqué permettent un grand éventail d'applications possibles. PekeeControl et ServerCapture sont les programmes qui composent I'interface graphique développée dans ce projet. lis permettent le suivi et le controle du robot a distance. ServerCapture est un programme serveur qui s'exécute dans le module PC embarqué de Pekee et qui se charge de la transmission des ¡mages capturées par la camera. PekeeControl s'exécute dans I'ordinateur de I'usager et moyennant une boite de dialogue on peut observer les paramétres de base du robot mobile (capteurs de distance, de lumiere, de température, ... ) et les images de la vidéo. En outre, il incorpore trois fonctions qui modifient le comportement du robot: - Fonction Keyboard: Cette fonctíon permet a I'usager de controler les mouvements du robot depuis le clavier de son ordinateur.Fonction Reflex: Cette fonction permet a Pekee de se dé placer de maniere autonome en évitant les obstacles qu'iI rencontre sur son chemin. Fonction Recognize: Cette fonction permet a Pekee de reconnaitre des objets situés devant la camera qui ont la caractéristique d'étre rouges. Le chapitre I décrit de maniere générale le robot tant au niveau hardware, expliquant ses caractéristiques les plus importantes, qu'au niveau software, expliquant les fonctions de niveau bas utilisées et les différentes librairies fournies par Wany pour faciliter la programmation d'applications sur le robot. Pekee incorpore un module Wireless qui ajoute la capacité de communication sans fils au robot. Le chapitre 11 décrit le Standard 802.11 qui est la norme utilisée pour la communication Wireless ainsi que les caractéristiques principales et les modes de fonctionnement. Le chapitre 111 décrit de maniere fonctionnelle les programmes développés. Pour faciliter la compréhension, I'explication des caractéristiques et des fonctions est basée sur des schémas blocs et des organigrammes. Le chapitre 111 ne comporte donc aucun code VC++, mais on pourra trouver le code des programmes dans ,'annexe.

Castellano: El término robótica procede de la palabra robot. la robótica es, por lo tanto, la ciencia o rama de la ciencia que se ocupa del estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots. De esta definición pOdemos concluir que en la robótica se aúnan para un mismo fin varias disciplinas confluyentes, pero diferentes, como puede ser la Mecánica, la Electrónica, la Automática, la Informática, etc. Existen varias definiciones del término robot algunas de ellas se acercan más a la ciencia ficción que al mundo real. Una definición del robot actual podría ser la de máquina autónoma multifuncional y reprogramable diseñada para realizar funciones que normalmente son ejecutadas por el hombre. Dentro de esta definición caben diferentes tipos de clasificación de un robot pero la que interesa destacar para este proyecto es la de robot móvil. los robots móviles están provistos de patas, ruedas u orugas que los capacitan para desplazarse de acuerdo a su programación. Elaboran la información que reciben a través de sus propios sistemas de sensores y se emplean en determinado tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el transporte de mercancías en cadenas de producción y almacenes. También se utilizan robots de este tipo para la investigación en lugares de difícil acceso o muy distantes,como es el caso de la exploración espacial y las investigaciones o rescates submarinos. Pekee es un robot móvil desarrollado por la empresa Wany Robotics capaz de realizar movimientos y de tener un comportamiento autónomo. La variedad de sensores y dispositivos que incluye así como la posibilidad de comunicación inalámbrica mediante un módulo wireless y la recepción de imágenes mediante la cámara incorporada al módulo pe permite un gran abanico de posibles aplicaciones. En el capítulo I se hace una descripción general del robot tanto a nivel hardware explicando sus características más importantes como a nivel software explicando las funciones de bajo nivel utilizadas y las diferentes librerías aportadas por Wany para facilitar la programación de aplicaciones sobre el robot. Pekee es un robot propulsado por dos ruedas motrices independientes delante y sostenido por una rueda "loca" detrás. Esta disposición ofrece una gran movilidad permitiendo, por ejemplo, de hacer un giro completo sobre su eje. El desplazamiento del robot Pekee es totalmente autónomo gracias a sus 15 sensores de distancia infrarrojos repartidos a su alrededor.En la parte superior del chasis del robot se encuentran 3 emplazamientos directamente accesibles que se utilizan para conectar los módulos o tarjetas hijas suministradas por la empresa Wany o diseñadas por el propio usuario. A nivel hardware el robot incluye las siguientes características: 15 sensores de distancia infrarrojos - 2 odómetros (180 impulsos por giro de rueda) 1 detector de choque - 2 girómetros 1 sensor de luz - 2 sensores de temperatura - Baterías: 2 x 12V (NiMH). 1 buzzer a frecuencia modulable 1 enlace infrarrojo para una comunicación entre robots y periféricos 1 enlace serie infrarrojo para la transferencia de datos entre Pekee y una estación de recarga o un PC 1 microcontrolador Mitsubishi 16MHz (16 bits), con 256KB de Flash ROM y 20KB de RAM. - 4 conectores para accesorios con bus 12C. - 5 conectores para accesorios con bus OPP En este proyecto se han utilizado dos módulos o tarjetas hijas. El módulo PC embebido y el módulo de comunicación wireless.El módulo PC embebido esta formado por un procesador compatible Intel 486 , memoria RAM, disco duro, salida para monitor, entradas para ratón y teclado y tarjeta de Red Ethernet. También incorpora sus propias baterías que le permiten funcionar autónomamente sin tener que estar conectado al robot. Además incorpora una tarjeta de adquisición de video y una cámara. A través del bus OPP, la tarjeta se puede comunicar con el robot o cualquier otro módulo Conectado. Pekee incorpora un módulo Wireless que añade capacidad de comunicación inalámbrica al robot. En el capítulo 11 se hace una descripción del Standard 802.11 en que se basa la comunicación Wireless así como de sus características principales y sus modos de funcionamiento. Ya en el capítulo 111 se hace una descripción funcional de los programas desarrollados. Para facilitar la comprensión se explican sus características y funciones usando esquemas de bloques y diagramas de flujo. Por lo tanto, el código generado en VC++ no se incluirá en este capítulo sino que está disponible en un anexo al proyecto. PekeeControl es el nombre de la interfaz gráfica desarrollada en este proyecto. Permite el seguimiento y control del robot a distancia. Además, también se ha creado el programa ServerCapture que realiza las funciones de captura de imágenes y servidor de video y que se ejecuta en el módulo PC de Pekee. Los dos programas se han desarrollado utilizando el lenguaje de programación Visual C++ 6.0 y las Microsoft Foundation Classes (MFC). Visual C++ es un lenguaje de programación orientado a objetos y a entornos gráficos como Windows. Mientras que en lenguaje C la unidad de programación es la función, en C++ es la clase. Los objetos son creados a partir de estas clases. MFC son un conjunto de clases desarrolladas por Microsoft y que facilitan enormemente la programación de una aplicación en Visual C++. Para el desarrollo de PekeeControl y ServerCapture se han creado clases nuevas y se han utilizado clases de MFC o generadas por la empresa Wany. Además de estos dos programas también se utiliza el programa OppToNetwork desarrollado por Wany y que permite traducir los mensajes enviados vía TCPIIP a mensajes OPP para que sean entendidos por Pekee. Este programa se ejecuta junto con ServerCapture en el módulo PC del robot. PekeeControl se ejecuta en el ordenador del usuario y mediante una ventana se pueden observar los parámetros básicos del robot móvil (sensores de distancia, de luz, de temperatura, ... ) y de las imágenes de video. Además incorpora tres funciones que modifican el comportamiento del robot:Función Keyboard: Esta función permite al usuario controlar el movimiento del robot desde el teclado de su ordenador. Función Reflex: Esta función permite a Pekee el desplazamiento autónomo así como evitar los obstáculos que se encuentre en su camino. Función Recognize: Esta función permite a Pekee reconocer objetos situados delante de la cámara que tengan la característica que sean de color rojo.