Aplicaciones Android para el control de sistemas mecatrónicos by Jesús Medina Cervantes

Control de un automóvil con una aplicación Android

El presente artículo completo lo puedes encontrar en el siguiente link: Aplicaciones Android para el control de sistemas mecatrónicos

Algunos de los materiales que utilizarán los puedes encontrar en nuestra tiena online Ferrustronix:

• Bluetooth HC-06

RESUMEN

Se presentan dos ejemplos de aplicaciones Android desarrolladas para el control de sistemas mecatrónicos. Dichas aplicaciones tienen como finalidad apoyar el aprendizaje de estudiantes de ingeniería en tópicos de comunicación inalámbrica y control de sistemas mecatrónicos. Las aplicaciones Android fueron desarrolladas empleando el SDK Eclipse. La primera aplicación se trata del control de un robot móvil mediante un teléfono inteligente o tablet. El usuario sólo tiene que inclinar o girar el dispositivo para controlar el desplazamiento del robot móvil. La comunicación con el robot móvil se hace de forma inalámbrica mediante un módulo bluetooth. La segunda aplicación se trata de un sistema mini scada que permite controlar a través de internet un sistema mecatrónico que incluye un motor, una lámpara y un sensor. La aplicación permite al usuario monitorear la variable del sensor y accionar el motor y la lámpara desde cualquier parte del mundo. Estas aplicaciones permiten que los estudiantes cambien su paradigma sobre los dispositivos móviles como medios para entretenimiento y visualicen sus potencialidades y las de las tecnologías de comunicación como herramientas altamente productivas y a su alcance para que adquieran competencias en el desarrollo de este tipo de aplicaciones.

Introducción

Los sistemas mecatrónicos hoy en día abarcan un gran campo en la ingeniería, pues se desarrollan sistemas híbridos de control como robots para diversas aplicaciones, subsistemas para el control de automóviles, cámaras fotográficas con autoenfoque, etc., por mencionar algunos. Surgieron como la integración de la mecánica y la electrónica en un producto, sin embargo se consolidaron al integrar los sistemas computacionales, la inteligencia artificial, teoría de control y más.

Por otro lado, el desarrollo en las tecnologías de información y comunicación ha cambiado drásticamente el ritmo de vida de los seres humanos. En particular el internet ha permitido que las personas accedan a una fuente inagotable de información y les ha permitido conocerse y acercarse como nunca antes. La integración de los sistemas de comunicación a los sistemas mecatrónicos ha permitido que estos sean más “inteligentes” y faciliten nuestra vida cotidiana.

En años recientes, el mundo en general adoptó dos dispositivos inteligentes, que se han vuelto incluso indispensables para algunos; tales dispositivos son el Smartphone y la tablet. Estos dispositivos incluyen un sinfín de aplicaciones orientadas para diferentes fines, aunque, el grueso de la población los ocupa como medios de entretenimiento y comunicación por redes sociales. Sin embargo, la creación de aplicaciones que apoyan la productividad en diferentes ramas ha crecido paulatinamente. El hardware que estos dispositivos ofrecen, abren la posibilidad de interactuar y controlar sistemas mecatrónicos con relativa facilidad. Es por ello, que los estudiantes de ingenierías como la mecánica, eléctrica, industrial y en especial la Mecatrónica, deben conocer los principios fundamentales para el desarrollo de este tipo de sistemas, pues la globalización exige cada vez más a profesionistas con competencias acordes a los avances tecnológicos. En el presente artículo se aborda la creación de aplicaciones para el monitoreo y control de sistemas mecatrónicos mediante el sistema operativo Android, con fines de apoyar el aprendizaje en tópicos de comunicación inalámbrica, monitoreo y control. Se presentan dos proyectos de sistemas mecatrónicos que serán controlados por su respectiva aplicación Android.

ROBOT MÓVIL

En la Facultad de Ingeniería se han desarrollado robots móviles con propósitos de investigación (Reyna, 2009), (Medina, Reyna, Santos, Osorio, & Rivera, 2009), (Álvarez & Tlaxcala, 2012), (Bermudes & Saturnino, 2013), y como proyectos de aprendizaje en la carrera de Ingeniería Mecatrónica, en las experiencias educativas de circuitos lógicos, sistemas mecatrónicos y microprocesadores y microcontroladores. Como parte de esta estrategia, se ha desarrollado un robot móvil que sea controlado a distancia mediante comunicación bluetooth, con la finalidad de apoyar en el aprendizaje y la generación de competencias en la experiencia educativa de sistemas de comunicación, además de las otras experiencias educativas mencionadas anteriormente.

El robot móvil es de tipo diferencial, por lo que consta de dos ruedas motrices alineadas en el mismo eje y una tercera rueda que sirve únicamente de apoyo, llamada generalmente “rueda loca”. Las ruedas motrices son movidas por motores de corriente directa con caja reductora, lo cual incrementa su par de torsión y les permite mover al robot móvil con facilidad.

El control de los motores se realiza mediante un microcontrolador PIC. Para este proyecto en particular, se tiene como requerimiento principal que el microcontrolador a utilizar cuente con un módulo de comunicación serial que trabaje bajo el protocolo RS-232. Lo anterior se debe a que el módulo bluetooth empleado utiliza dicho protocolo para comunicarse con el microcontrolador. El módulo bluetooth que se utilizó para este proyecto es modelo HC-06, el cual por defecto está configurado en modo esclavo, a 9600 baudios, sin paridad y 1 bit de parada. Esta configuración se puede cambiar, sin embargo en este proyecto se dejaron los valores por defecto. Existe un gran número de microcontroladores PIC que satisfacen dicho requisito, sin embargo, en este proyecto se empleó el PIC18F2550 para tal fin. Este microcontrolador cuenta con características extras que lo hacen muy versátil y aunque en este proyecto no fueron utilizadas, se pueden aprovechar más adelante si se desean agregar otras funciones al robot móvil.

Módulo Bluetooth HC06

Para energizar los motores de corriente directa se utilizó el circuito integrado L293B, el cual contiene dos puentes H con los que se activan ambos motores y se controla su sentido de giro.

APLICACIÓN ANDROID PARA CONTROLAR EL ROBOT MÓVIL

Las dos aplicaciones Android presentadas en este artículo fueron desarrolladas empleando el SDK Eclipse de código abierto y licencia libre, versión Juno en plataforma Windows (The Eclipse Foundation, 2014). La versión de Android para la que fueron programadas las aplicaciones es “Android 4.0 Ice Cream Sandwich”, por lo cual funcionan en dispositivos Android con esta versión o superior.

El desarrollo de la aplicación para controlar al robot móvil se basó en el ejemplo llamado “BluetoothChat”, de licencia libre (developer.android.com, 2014). Este ejemplo permite que dos dispositivos Android realicen un chat de texto en dos direcciones, es decir, que ambos dispositivos pueden recibir y enviar texto. Las funciones que incluye dicha aplicación son: buscar otros dispositivos bluetooth, solicitar el uso del adaptador bluetooth del dispositivo para emparejar los dispositivos, establecer los sockets RFCOMM, conectarse a un dispositivo remoto y transferir información a través de bluetooth. Esta aplicación emplea los elementos “ListView”, “EditText” y “Button”. Para enviar un mensaje de texto, el usuario escribe el mensaje deseado en la caja de texto y después presiona un botón para enviarlo. Dicho mensaje aparece desplegado en la pantalla del dispositivo Android. Los mensajes recibidos también son desplegados en la pantalla del dispositivo, tal como lo hacen aplicaciones populares como WhatsApp, Hangouts y Telegram, por mencionar algunas.

La aplicación desarrollada para este proyecto mantiene las mismas funciones básicas que la aplicación mencionada, para la comunicación bluetooth.

Sin embargo, esta se diferencia principalmente en que el dispositivo Android ahora solamente enviará datos, no recibirá ninguno porque no es necesario para el propósito que ha sido creada. Además, los datos que envía son números y no cadenas de caracteres. La interfaz o layout es diferente también, pues en esta aplicación se empleó el elemento “ImageView” para mostrar la imagen de un automóvil (public domain vectors, 2014).

Más aún, para enviar los datos no se requiere que el usuario presione ningún botón, pues la aplicación se ha diseñado para que haga uso del sensor acelerómetro que incluye el dispositivo Android y con base en su lectura se controle el movimiento del robot móvil. La aplicación desarrollada se ha denominado “Bluetooth carro”.

BIBLIOGRAFÍA

Cervantes, J. M., Luna, J. S., Sánchez, E. M., & Díaz, R. V. (2015). Aplicaciones Android para el control de sistemas mecatrónicos. Revista Iberoamericana de Producción Académica y Gestión Educativa.