ELECTRÓNICA (parte 1)

Sensores de Caída

El robot debe de ser capaz de levantarse cuando está radiocontrolado como cuando está en modo autónomo. De hecho, en varias competiciones, a pesar de que el robot esté radiocontrolado, obligan a que la detección de la caída y la decisión de levantarse sea de manera autónoma.

Dentro de la categoría de "sensores de caída", se han incluido sensores avanzados que son capaces de realizar funciones más complejas que la "simple" detección de caídas, pero se ha considerado oportuno introducirlos aquí ya que además de detectar la caída, se utilizan para evitar dicha caída.

Existen tres tipos de sensores destinados a detectar una caída (entre otras cosas):
- Sensor de Inclinación
- Acelerómetro
- Giroscopio

• Sensor de inclinación

Estos dispositivos funcionan de forma muy sencilla. Están compuestos por un cilindro, en el que en su interior hay una pelota, como un nivel. Dichos dispositivos son muy pequeños y baratos, no costando más de 5 euros. Tan sólo hay que montarlos con la inclinación que se desea detectar, cuando el robot supere dicha inclinación, la pelotita se moverá y generará un corto entre las dos patas del dispositivo.

Generalmente, una pata se conecta a tierra y otra a una pata del microcontrolador que se utilice en configuración Pull-up, con lo que el microcontrolador detectará un '1' siempre y cuando el robot no esté caído y por tanto el sensor no genere un cortocircuito para llevar la señal a '0'.

• Acelerómetro

Este dispositivo es capaz de medir la aceleración existente según un eje, dos o tres. Suelen ser de tamaño también reducido aunque rondan los 30 euros de precio dependiendo de su complejidad y precisión.

Para su funcionamiento básico se suelen colocar de tal forma que cuando el robot esté erguido esté paralelo al suelo, con lo que no detectará aceleración alguna. Al caerse el robot, el acelerómetro detectará la propia aceleración de la gravedad y por lo tanto sabremos que el robot se ha caído.

Uno de los principales problemas que presenta dicho dispositivo es que genera continuos falsos positivos cuando el robot está andando de manera natural o realizando un movimiento brusco, con lo que hay que tener cierto código de control para evitar que el robot se levante cuando ya está erguido.

Además de detectar una posible caída, el lector ha podido darse cuenta rápidamente que podrían detectar un golpe del contrincante, por ejemplo, e intentar que el robot no se caiga ante el golpe.

• Giroscopio

El giroscopio es de los tres el dispositivo más complejo. De tamaño igual al acelerómetro, es capaz de indicar la inclinación que el robot posee respecto a un eje o dos independientemente de golpes, aceleraciones o cualquier otro tipo de movimiento que pudiera provocar un falso positivo.Es un sensor relativamente caro ya que cuesta más de 50 euros, pero por contra nos brinda total precisión y control sobre la inclinación de nuestro robot. Es también utilizado para contrarrestar las diferentes inclinaciones y desvíos de la vertical que el robot experimenta mientras anda, por ejemplo.

Su función es complementaria al que realiza el acelerómetro, por lo que no es raro verlo funcionando a la vez que este.

• Resumen

Existen tres sensores típicos capaces de detectar una caída e incluso de evitarla: sensor de inclinación, acelerómetro y giroscopio. El sensor de inclinación no es más que un simple nivel mecánico que detecta cuando el robot a superado cierta inclinación. El acelerómetro mide la aceleración existente en hasta tres ejes, siendo utilizado además para detectar golpes o empujones bruscos. El giroscopio, mide la desviación existente de hasta en tres ejes, siendo perfecto compañero del acelerómetro y contrarrestando pequeñas desviaciones de la vertical que tenga el robot a lo largo del movimiento normal.

• Conclusiones

Con DY-BOTI predominó el precio y sencillez sobre todas las demás puntos, con lo que se escogió el sensor de inclinación. Sencillo, barato y eficaz. Con DY-BOTII no me conformo con detectar una caída, sino en evitarla a toda costa mediante complejos algoritmos si fuera necesario. Es por eso por lo que se ha decidido "equipar" a DY-BOTII con un acelerómetro de 3 ejes (ADXL335) acompañado de un completo giroscopio de 2 ejes (Dual Axis IDG300).