Robot transportador unidireccional

Proyecto III Parcial

Robot transportador unidireccional

1st  Brandon Da´vila

DECEM ESPE

Quito, Ecuador badavila1@espe.edu.ec

2nd Fabricio Veintimilla

DECEM ESPE

Quito, Ecuador ffveintimilla1@espe.edu.ec

3rd Cristian Puebla

DECEM ESPE

Quito, Ecuador cjpuebla1@espe.edu.ec

1. RESUMEN

El internet de las cosas y los sistemas ciber f´ısicos constituyen  una  agrupacio´n  de  dispositivos  tales  como sensores,  procesadores  y  protocolos  de  comunicacio´n  que interactu´an   a   trave´s   de   una   red   privada   o   pu´blica, el  presente  proyecto  muestra  paso  a  paso  el  disen˜o  e implementacio´n   de   un   robot   transportador   controlado por pulseras MyO las cuales se funcionan con tecnolog´ıa bluetooth y env´ıan datos de posicio´n hacia una Raspberry Pi   4   de   manera   serial,   esta   u´ltima   se   comunica   con protocolos MQTT para controlar los actuadores en funcio´n de las posiciones que tomen las pulseras, a su vez, se expone el robot transportador comunicado con una base de datos conectada a node-red de ibm que a su vez proporcionara´ un control para el robot.

Palabras Clave: Internet, Myo, Raspberry Pi 4, SQLite, MQTT, robot, ESP8266, Bluethooth, MyO, node-red

1. ABSTRACT

The internet of things and cyber physical systems constitute a group of devices such as sensors, processors and communication protocols that interact through a private or public network, this project shows step by step the design and implementation of a transporter robot controller by MyO wristbands which work with bluetooth technology and send position data to a Raspberry Pi 4 serially, the latter communicates with MQTT protocols to control the actuators based on the positions taken by the wristbands, in turn, exposes the transporter robot communicated with a database connected to ibm’s node- red which in turn will provide a control for the robot.

Keywords: Internet, Myo, Raspberry Pi 4, SQLite, MQTT, robot, ESP8266, Bluethooth, MyO, node-red

1. OBJETIVOS

• Disen˜o    e    implementacio´n    de    robot    transportador unidireccional controlado con pulseras Myo mediante uso de sensores, actuadores y procesadores destinado a la industria 4.0 e internet de las cosas.
• Implementacio´n  y  comunicacio´n  de  robot  transportador con  base  de  datos  en  Mysql  y  pagina  web  a  trave´s  de protocolos MQTT.

1. INTRODUCCIO´ N

El concepto “ciber f´ısico” y palabras relacionadas como IoT u´ltimamente esta´n siendo un auge en la sociedad tecnolo´gica moderna,   la   cual   busca   la   implementacio´n   de   sistemas automatizados e interconectados; mediante una comunicacio´n dina´mica  entre  s´ı.  El  proyecto  presentado  en  este  informe busca llegar a poseer un relacionamiento con los conceptos mencionados, implementando una estructura ciber f´ısica a un mo´vil. El cual posee movimiento lineal, brazo meca´nico de 2 grados de libertad y comunicacio´n con un servidor local para su base de datos y muestreo.

1. MARCO TEO´ RICO

1. Sistema Ciberfisico

Un sistema ciberfisico integra capacidades como la computacion, almacenamiento y comunicacion asi mismo con capacidades de control de objetos del mundo fisico por medio de actuadores, estos estan conectados entre si y a su vez en una red digital. [1]

1. ¿Que´ es un sensor inalambrico?

Son  sensores  que  contienen  en  su  interior,  electro´nica  de medicio´n  y  un  transmisor  de  radio  el  cual  genera  una  sen˜al de radio que es interpretada por un receptor que convierte la sen˜al  inala´mbrica  en  una  salida  deseada,  como  una  corriente analo´gica,  USB  o  Ethernet,  para  compartir  datos  en  una  red informa´tica. Este trae consigo ventajas como seguridad, ya que se pueden ubicar en lugares de dificil acceso y mediante esto supervisar entornos peligrosos; reduccion de costos ya que evita usar cables de coneccion conductos etc;conveniencia ya que permiten controlar un numero de lugares diferentes a partir de una estacio´n. [2]

1. ¿Que´ es una red de sensores inalambricos?

Una red de sensores inalambricos esta formado por dispositivos autonomos ubicados en una determiada area que tiene como objetivo monitorizar parametros fisicos o ambientales  como  temperatura,  sonido,  vibraciones,  presio´n, movimiento etc.

Estos sensores trabajan en conjunto para recoger datos y enviarlos a una red central de almacenamiento. Las redes de sensores inala´mbricas permiten monitorizar cualquier entorno

por inaccesible y reco´ndito que parezca. Tal y como lo har´ıa una red de insectos,los nodos sensoriales se distribuyen en el terreno y trabajan de forma coordinada para monitorizar los para´metros elegidos. [3]

1. IoT y Protocolo MQTT

La Internet de las cosas se refiere a la tendencia continua de conectar varios objetos f´ısicos a Internet. Puede ser cualquier tipo de elemento, como objetos dome´sticos   comunes:   refrigeradores,   bombillas,   recursos comerciales,  como  etiquetas  de  env´ıo  y  equipos  me´dicos, hasta dispositivos porta´tiles, dispositivos inteligentes e incluso ciudades inteligentes que solo existen gracias al IoT.

El Internet de las Cosas permitira´ que podamos integrar objetos inteligentes de todo tipo y funci´on, redes de sensores, y recursos de la Internet actual con las personas con el fin de compartir informaci´on que sea ´util para aumentar nuestro conocimiento y tomar decisiones que mejoren nuestra calidad de vida en cualquier aspecto posible: social, ec´onomico, cultural, ambiental, etc.[4]

Dentro del IoT el protocolo de comunicacion MQTT ha alcanzado una popularidad significativa en el ambito Machine to Machine, por su sencillez y ligereza, se ha convertido en uno de los principales pilares del Internet de las Cosas.

A  diferencia  del  enfoque  de  comunicacio´n  adoptado  por la mayor´ıa de los protocolos de Internet, basados en el Paradigma Cliente-Servidor, el protocolo MQTT se basa en en un paradigma que permite la transmisio´n de mensajes para agrupaciones espec´ıficas de clientes de forma intermitente. Este paradigma, conocido como Publish-Subscriber, permite a los clientes interesados suscribirse a un topico de su intere´s en un servidor centralizado denominado MQTT Broker. Un broker  puede  contener  mu´ltiples  topicos,  donde  cada  uno de   ellos   permite   la   recepcio´n   de   mensajes   de   diferentes dispositivos de publicacio´n y los entrega a varios dispositivos que se suscriben a ese tema. [5]

1. Base de datos

Una base de datos es un servicio virtual que almacena informacion dentro de una memoria con el objetivo de usar su  contenido  en  un  futuro.  Las  aplicaciones  ma´s  usuales  son para la gestio´n de datos en ambientes industriales, tambie´n son ampliamente utilizadas en entornos cient´ıficos con el objeto de  almacenar  la  informacio´n  experimental.  A  lo  largo  del tiempo, las bases de datos han constituido una herramienta fundamental en los sistemas ciberfisicos, la informacion almacenada ha logrado ser de gran utilidad para reportes de maquinas, insumos, costos y eficiencia. Una clave herramienta es MySQLite derivado de MySQL el cual es un sistema gestor de bases de datos muy conocido y ampliamente usado por su simplicidad  y  notable  rendimiento.  Es  una  opcio´n  atractiva tanto para aplicaciones comerciales, como de entretenimiento precisamente por su facilidad de uso y tiempo reducido de puesta en marcha. [6]

1. Node-red

Node-RED es una herramienta de desarrollo que se basa en  flujo  para  programacio´n  visual  desarrollada  originalmente por IBM para conectar dispositivos de hardware, API y servicios en l´ınea como parte del Internet de las cosas. [6] Esta gran herramienta contiene nodos capaces de recibir datos por protocolos MQTT y proyectarlo en una interfaz grafica, esta aplicacion se encuentra en la pltaforma IBM Cloud lo cual abre la posibilidad de desplegar y controlar una interfaz grafica desde cualquier lugar con acceso a internet.

1. METODOLOG´IA

El robot tiene 2 modos de control, el modo 1 funciona de manera local con pulseras MYO y el modo 2 emplea programacion node-red y protocolos MQTT para el control desde cualquier lugar con acceso a internet. Para el modo 1,  se  realizo´  una  conexio´n  inala´mbrica  entre  la  banda  MyO y un Arduino Nano. Utilizando las librer´ıas y desarrollo de Valentin  Roland[7]  podemos  extraer  la  informacio´n  de  la MyO.  En  el  caso  de  este  proyecto  se  utilizo´  la  informacio´n del acelero´metro que tiene integrado la MyO.

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