Mvil Controlado Va Bluetooth Usando Arduino y APP en AndroidEdwin Hinostroza Guillermo, Yordy Colina HuamnAsignatura: LibreEscuela Profesional de Ingeniera ElectrnicaFacultad de Ingeniera Elctrica y ElectrnicaUniversidad Nacional de Ingeniera

ResumenEn la actualidad, la tecnologa se desarrolla de manera impresionante y cada da surgen nuevos dispositivos que facilita la vida del ser humano. Sin embargo, en la bsqueda de conocimiento, el hombre se ha encontrado con ciertas dificultades que un vehculo explorador controlado a distancia podra solucionar. Algunas de estas tareas son: la investigacin de lugares poco accesibles para el tamao de un humano, situaciones que pueden resultar en la muerte de un ser vivo o comprometer su integridad fsica, ambientes contaminados y dainos para la salud. Junto a estas actividades es importante integrar la comodidad del control a distancia y que mejor que mediante un dispositivo como el telfono celular, acompaado de una de las plataforma de vanguardia como lo es Android.

INTRODUCCIONEl desarrollo de la tecnologa ha sido de suma importancia para el crecimiento de todas las sociedades del mundo. El ser humano debe, en gran parte, su desarrollo a que ha aprendido a vivir en grupos de individuos formando sociedades. Los inventos tecnolgicos son un complemento a las actividades diarias de las personas; por lo que han sido un tema de investigacin continua.La bsqueda de nuevas herramientas as como de dispositivos con mayor portabilidad y comodidad que facilitan la vida del hombre; ha tenido ocupados a investigadores alrededor del mundo. Cada da es ms comn realizar tareas, actividades y trabajos de oficina desde un invento tecnolgico, como lo es el telfono celular.

En los ltimos aos se ha intentado logrado que el celular le quite terreno a la computadora en tareas como revisar el correo electrnico, mantener conferencias con otras personas, mensajera instantnea, entretenimiento, elaboracin de documentos y presentaciones por mencionar slo algunas. De igual forma hay que tomar en cuenta un invento que revolucion el campo de los celulares como lo es la plataforma Android, la cual en los ltimos aos ha crecido de manera notable y se ha convertido en uno de los sistemas operativos de vanguardia para los telfonos mviles. Por otro lado, en la continua bsqueda de conocimiento, el hombre se ha encontrado con ciertas barreras entre las que destacan: las de tipo fsico (lugares con dimensiones poco accesibles) y las que atentan contra su integridad fsica. Para ello se ha visto en la necesidad de usar la tecnologa en las tareas de exploracin de terreno, monitoreo de actividades e investigacin de fenmenos naturales y artificiales. En estas tareas se utilizan los vehculos de exploracin a control remoto. Para este trabajo se definir al vehculo de exploracin como aquel que controlado a distancia, puede enviar y recibir informacin referente al terreno en el que se desenvuelve (imgenes, temperatura, etc.). El alcance que se propone en este trabajo es el de crear una aplicacin para el dispositivo con plataforma Android a travez de la aplicacin APP Inventor; as como los cdigos necesarios para la placa de desarrollo arduino de manera que se comunique inalmbricamente con el vehculo explorador. De esta manera se pueden enviar instrucciones desde el telfono celular como: la velocidad y direccin de cada uno de los motores (utilizando PWM), Pulse Witch Modulation.PRESENTACION DEL PROBLEMALa tecnologa a nivel mundial se desarrolla de manera impresionante y cada da surgen descubrimientos e inventos que hacen que la vida del ser humano se nos facilite. Pero, en esta bsqueda aun existe la necesidad de encontrar mecanismos que ayuden al ser humano a resolver ciertas dificultades que un vehculo explorador controlado a distancia podra solucionar. Cabe mencionar algunos de estos problemas como la investigacin de lugares poco accesibles para el tamao de un humano, situaciones que pueden resultar en la muerte de un ser vivo o comprometer su integridad fsica, ambientes contaminados y dainos para la salud.Podemos mencionar como ejemplos puntuales el caso de la desactivacin de explosivos, ya que al enviar un robot controlado a distancia podemos evitar que un ser humano salga herido, tambin podemos mencionar cuando estamos en una situacin de querer entrar a un tnel q no es estable para ver las condiciones dentro del tnel.Junto a estas actividades es importante integrar la comodidad del control a distancia y que mejor que mediante un dispositivo como el telfono celular, acompaado de una de las plataforma de vanguardia como lo es Android.Si bien existen proyectos de control a distancia, existen muy pocos que sean controlados mediante un smartphone. La tendencia hacia el uso masivo de este tipo de telfonos permite reducir costes en el mbito de los dispositivos controlados por control remoto, ya que no hace necesario el uso de otros sistemas de transmisin ms caros como son el radio control.En un ejemplo a escala podemos resaltar a la misin espacial CURIOSITY es una misin espacial que incluye un astro mvil de exploracin marciana dirigida por la NASA. Si bien es cierto se controla a distancia con mecanismos mucho ms sofisticados y caros, nuestro mecanismos ser mucho ms barato ya que cualquier hombre puede tenerlo y poder solucionar sus problemas.Adems, realizaremos el desarrollo basndonos en plataformas abiertas como son el arduino y el APP Inventor y con un coste econmico lo ms reducido posible.

OBJETIVOSObjetivo General Disear y construir un sistema fsico de un robot mvil para exploracin controlado por un dispositivo con plataforma Android utilizando comunicacin inalmbrica (bluetooth). Objetivos Especficos Profundizar en el uso y la aplicacin de la etapa de potencia para el uso de motores. El sistema constar de cuatro motores que estarn controlados desde un Arduino a travez de un puente h con L298. Profundizar el manejo de sistemas inalmbricos, se dotar al sistema de un control remoto inalmbrico bluetooth desde un smartphone Android. Profundizar en el diseo de aplicaciones Android a travez de la plataforma MIT APP Inventor. Aprender el funcionamiento bsico de diferentes mdulos y elementos electrnicos.

DESCRIPCION DE LA SOLUCIONEmpezaremos dividiendo las partes en las que se construyo el movil son las siguientes:1. Diseo Mecnico:Para esta parte mencionaremos los componentes que utilizamos:

Fig. 1: Arduino Nano

Fig, 2: Driver Puente H con L298N

Fig 3: Motores DC con caja reductora con llanta.

Fig.4: Modulo bluetooth HC-06

Fig.5: Batera de 7.4v a 2200mAh

Fig.6: Leds (Para indicar la direccin en la que va el mvil)

Fig.7: Cables de conexin.

Se proceder a armar el chasis para poder sostener nuestro circuito para lo cual para lo cual pegamos los motores a una placa de acrlico, seguido de ello ponemos la batera entre los motores para asi poder ahorrar espacio, luego colocamos el driver y lo sujetamos.Los motores son de corriente continua y soportan hasta 9 v los cuales procederemos a colocar 4 de estos motores.Ya que nuestro puente en H solo es capaz de controlar 2 motores, conectaremos los motores de cada lado en paralelo. Una buena prueba de que hemos hecho las cosas bien, es probarlos con unas pilas y comprobar que en cada lado los motores giran en el mismo sentido. Conectamos los cables de los motores y de la batera al driver como la batera es de 7.4v, con ese valor es con el que trabajara nuestros motores.El driver tiene una entrada VCC que soporta hasta 30v, una entrada GND y una salida de 5V ya que el modulo viene con un regulador a 5V, adems tiene 6 pines de entrada.

TABLA 1Funciones del driver L298NPINFUNCION

IN1Direccin del motor A

IN2Direccin del motor A

ENAPIN para PWM motor A

IN3Direccin del motor B

IN4Direccin del motor B

ENBPIN para PWM motor B

Tambin en nuestro driver podemos ubicar 2 bornes para de salida lo cual funcionara de acuerdo a los valores de las entradas que le asignemos.Bueno armado nuestro chasis quedara de la siguiente manera.

Fig. 8: Chasis.

2. Diseo electrnico:Para esta parte como mencionamos al inicio utilizaremos el modulo bluetooth hc-06, este modulo trabaja solo como esclavo, es decir solamente recibe informacin a diferencia del bluetooth de nuestro smartphone Android que posee un modulo bluetooth que trabaja como maestro y esclavo es decir manda y recibe informacin.El modulo posee 4 pines: VCC, GND, RXD, TXD.El micro controlador que utilizaremos es el Atmega328, esto incluido en una placa completa que se conoce como el Arduino nano.El Arduino Nano as como otro Arduino, posee el PIN TX, RX los cuales son de transmisin y recepcin, lo cual usaremos para el uso del bluetooth de forma serial.Realizaremos las siguientes conexiones: el PIN TX0 del bluetooth lo conectaremos al pin RX del Arduino, el PIN RX0 del bluetooth lo conectaremos al pin TX del Arduino, ahora conectaremos los led a los pines 9,10,11,12,13 del Arduino los cuales sern los indicadores de direccin de nuestro mvil, el circuito quedara de la siguiente manera.

Fig 9: Conexin bluetooth - ArduinoA continuacin ya armado nuestro esquema lo montamos en nuestro chasis donde est el driver para lo cual conectamos los pines de la siguiente manera:

TABLA 2DISTRIBUCION DE LOS PINES DEL DRIVERPIN DRIVERPIN ARDUINO

IN18

IN27

ENA5

IN34

IN43

ENB6

Cabe mencionar que los pines ENA, ENB son los pines de PWM (Pulse Witch Modulation), los cuales usaremos para controlar la velocidad de nuestros motores.

Fig. 10: Esquema final del mvil.

3. Diseo del software en Arduino:

Fig. 11: Cdigo de conexin ntre los bluetooth.

4. Diseo de la aplicacin Android:Se ha utilizado la aplicacin APP inventor Google App Inventores una aplicacin de Google Labs para crear aplicaciones de software para el sistema operativoAndroid. De forma visual y a partir de un conjunto de herramientas bsicas, el usuario puede ir enlazando una serie de bloques para crear la aplicacin. El sistema es gratuito y se puede descargar fcilmente de la web. Las aplicaciones fruto de App Inventor estn limitadas por su simplicidad, aunque permiten cubrir un gran nmero de necesidades bsicas en un dispositivo mvil.

Fig. 12 Plataforma APP Inventor.

Fig.13: Plataforma del APP inventor

Fig. 14: Plataforma del APP Inventor.

Una parte de la aplicacin se encarga de establecer la comunicacinbluetoothentre la placa principal y el mvil o tableta mediante una pantalla de bsqueda donde aparecen todos los dispositivos a su alcance. Una vez establecida la conexin aparece la pantalla en la que podemos controlar el movimiento de la plataforma a travs de lapantalla tctil, con los controles que se han establecido.

RESULTADOS

Fig. 15: Resultado Final (Vista Superior)

Fig 16. Resultado Final (Vista Isometrica)

CONCLUSIONESEl mvil desarrollado fue manipulado exitosamente con el uso de tecnologas como Bluetooth y Android, logrando a su vez que el mvil tener acceso a lugares donde el hombre no puede ingresar, ya sea por peligro o tamao del entorno. La maniobrabilidad que se obtuvo fue bastante buena, ya que se limit la velocidad de los motores va PWM para tener un control ptimo sin sacrificar velocidad del vehculo y que a su vez tuviera una respuesta rpida. Se ha conseguido establecer una conexin entre la aplicacin Android y el Arduino a travez del bluetooth del celular que trabaja como maestro y el modulo bluetooth HC-06, y con la aplicacin hecha en APP Inventor. La aplicacin hecha en APP inventor es capaz de enviar las variables que el usuario enva y en este momento el Arduino tambin es capaz de enviar datos de vuelta (su orientacin). A partir de aqu, es relativamente sencillo modificar o ampliar esta funcionalidad.Se colocaron leds para distinguir la orientacin del mvil ya sea cuando avance hacia adelante, atrs derecha, izquierda y pare logrndose as facilitar el entendimiento del programa hecho en Arduino.A lo largo del proyecto han ido surgiendo complicaciones imprevistas que han hecho cambiar el orden de alguna tarea planificada. Por ejemplo en relacin al colocar dos ruedas al montaje se utilizo una ball caster, pero se comprob que no era estable y es as que se llego a utilizar cuatro ruedas para darle mayor estabilidad.

BIBLIOGRAFIA[1] Simon Monk, Arduino + Android Projects for the Evil Genius, Ed. The McGraw-Hill Companies, 2012.[2] Mario Bmer, Beginning Android ADK with Arduino, Ed. Technology in Action, 2010.[3] Jos Enrique Amaro Soriano, Android: Programacin de dispositivos mviles a travs de ejemplos, Ediciones tcnicas MARCOMBO, 2012.[4] Sbastien Prochon, Android: Gua de desarrollo de aplicaciones para Smartphones y Tabletas, Ediciones ENI, 2012.[5] J. - D. Warren, J. Adams, H. Molle, Arduino Robotics, Ed. Technology in Action, 2011. [6] scar Torrente Artero, Arduino: curso prctico de formacin, RC libros, 2013. [7] MIT,disponible en: http://ai2.appinventor.mit.edu/