Android-Arduino

Système de communication Android-Arduino

COMMANDE ROBOTIQUE AVEC ANDROID ET PC UTILISANT X-BEE

  • TMSirish
  • JRSURESH BABU

Résumé – – Le document traite de la communication Android-Arduino et de la communication informatique en intégrant des robots sur roues mobiles avec le protocole de communication X-Bee. Arduino contrôle des tâches telles que l’évitement d’obstacles et de collisions, le déplacement autonome et la localisation à l’intérieur de robots de groupe sont implémentées en vue d’une commande autonome du robot. La robotique mobile est une technologie et un domaine de recherche dans lesquels nous avons assisté à des progrès considérables au cours des dernières décennies. Elle trouve des applications dans des domaines tels que l’agriculture, les services médicaux, les environnements dangereux, l’exploitation spatiale, le transport militaire, la robotique sociale et le divertissement. Les XBees fournissent une communication sans fil. En tant que système, les avantages sont très évidents comparés aux autres technologies.

Mots-clés: X-Bee, Adruino, Android, IR, Ultrasons

INTRODUCTION

Les robots peuvent interagir au même endroit que les utilisateurs les contrôlent depuis n’importe où dans le monde en utilisant Internet et des réseaux sans fil à cette fin. L’approche par capteurs utilise différents types de capteurs, tels que des capteurs IR et des capteurs à ultrasons. Les capteurs IR sont généralement utilisés pour mesurer la différence de réflectivité des surfaces en fonction de propriétés telles que la couleur, la rugosité. Les capteurs à ultrasons sont utilisés pour mesurer la distance à un objet. Les robots sont conçus pour naviguer à l’aide de ces options en fonction de l’application. L’idée est de concevoir la plate-forme Sensor avec un contrôle d’angle précis afin de collecter en continu les données de distance de manière automatique lorsque le robot est contrôlé par l’application Android et de transférer les données du capteur à ultrasons sur un PC. Une idée est de construire un robot réel qui soit sujet à un fonctionnement sans fil depuis un PC ou un Android. Il lit les données du capteur et du robot à partir du fichier et génère une carte de l’environnement environnant. Les robots sont capables d’interagir avec les objets. La conception de ce document qui comprend le châssis abritera également le circuit imprimé et les capteurs de proximité qui fourniront en permanence des informations en retour à l’utilisateur. Les capteurs de proximité sont en mesure d’aider l’opérateur à naviguer sur un terrain bloquant, même si la liaison de communication avec l’opérateur est rompue. Le robot s’arrête automatiquement s’il détecte un obstacle. En raison de la combinaison Android et Arduino, le robot peut interagir avec la personne et fournir une plate-forme de développement facile pour des améliorations futures. Le document [1], [2] traite de la navigation sur les itinéraires et de l’application de Zigbee et [3], [4], [5] et [6] à la planification des tâches principales sur les capteurs de mesure de distance et d’arduino à faible coût.

II. PRINCIPE DE TRAVAIL

Le système de réseau de capteurs sans fil ne réduira pas seulement le coût du système en termes de configuration des installations et de coût de la main-d’œuvre. Il offre également une flexibilité de système en termes de distance ou de localisation. La conception et la mise en œuvre fondamentales d’un robot basé sur un capteur à ultrasons sur Android / PC et utilisant une technologie basée sur XBee [1]. La plate-forme développée est économique et a également un effet sur la réduction de la consommation d’énergie. La plate-forme est composée des composants suivants: téléphone Android, Arduino mega adk, bouclier Motor Driver, capteur à ultrasons [5], capteur infrarouge et module Xbee. Il est doté de l’Atmega16U2 programmé en tant que convertisseur USB / série. La programmation Arduino est très simple. utilise son propre langage basé sur le langage de programmation C haut niveau et prend en charge toutes les fonctions standard C et certaines fonctions C ++. La tension de fonctionnement de la carte est de 6 à 20 volts. La plage recommandée est de 7 à 12 volts. Ceci est conçu pour contrôler un robot à l’aide d’une application Android [6]. Xbee est interfacé au contrôle du robot en utilisant une application Android. Où une extrémité de xbee est interfacée avec une application Android qui est utilisée pour transmettre les commandes et un robot de fin de réception est attaché qui est utilisé pour contrôler dans toutes les directions.

Figure 1: Arduino Mega Adk

Tension de fonctionnement9-12 volts
Gamme IR6cm
Gamme ultrasonique3 cm
Degré de rotation180 degrés
Fréquence de communication2,4 Ghz

Tableau 1 Spécifications

III. ARCHITECTURE MATERIELLE

  1. X-bee

Les modules X-bee permettent des liaisons série de signaux TTL sur des distances de 30 m à l’intérieur et de 100 m à l’extérieur avec une visibilité directe suffisante pour contrôler le fauteuil roulant électronique. La norme IEEE 802.15.4 pour Zigbee fonctionne dans la bande: ISM (Industrial Scientific and Medical), 868 MHz en Europe, 915 MHz aux États-Unis et en Australie et 2,4 GHz dans la plupart des pays du monde [2]. Cette technologie est plus simple, moins chère et consomme moins d’énergie que les autres réseaux WPAN tels que Bluetooth. Le problème est lié à la nécessité de détecter l’obstacle sur le chemin du robot, de détecter et de trouver des chemins alternatifs du robot.

Figure 2. XBee

Le Ping qui fonctionne en envoyant une rafale d’ultrasons pour détecter l’objet le plus proche et écoute l’écho après avoir frappé l’objet. La courte impulsion de la carte Arduino est envoyée pour déclencher la détection, puis écoute une impulsion sur la même broche en utilisant l’impulsion. La deuxième durée d’impulsion est e le temps pris par les ultrasons pour se rendre à l’objet, qui est égal au temps nécessaire pour revenir au capteur [4]. Ce temps peut être converti en distance par la vitesse de la lumière. Nous utilisons l’émetteur-récepteur IR et le comparateur LM LM324 pour détecter l’obstacle. La composante traite de deux problèmes majeurs. Ils sont comme suit:

1. Il évite les collisions avec les murs et autres obstacles.

2. Cela évite que le prototype ne tombe des marches qui se trouvent sur son chemin.

Figure 3. Télémètre à ultrasons

B Android

Android est un système d’exploitation Open Source basé sur Linux développé par Google pour alimenter les téléphones intelligents. Afin de permettre un développement productif des applications, les applications peuvent être développées à l’aide de Java, facilement testées et déployées sur des appareils dotés d’Android. Le développement peut être fait avec un simulateur ou avec de vrais appareils. L’utilisation de l’API (Android Application Programming Interface) offre de nombreuses options aux développeurs de robots. La programmation par commandes est généralement utilisée par les robots et fonctionne parfaitement sur Android. En utilisant l’API d’Android, un programmeur peut faire en sorte que son robot agisse. L’API d’Android offre également un accès facile aux capteurs de caméra et d’orientation. Certains appareils n’ont qu’un accéléromètre, d’autres un accéléromètre et un compas, et d’autres des gyroscopes. Les mêmes appels de fonction d’orientation peuvent être utilisés pour interroger ces capteurs, indépendamment de l’appareil. Une limitation du fait que la plupart des téléphones mobiles ne possèdent pas de port hôte USB, donc aucun accessoire USB tel que des souris ne peut y être connecté. Pour contourner cette limitation, l’API Open Accessory permet aux accessoires de devenir l’hôte USB. Cela permet au matériel personnalisé externe d’interagir avec les programmes Android. La navigation d’un robot mobile dans un environnement inconnu est possible grâce à des capteurs qui obtiennent des informations sur l’environnement. Pour une communication efficace entre les robots mobiles, nous devons utiliser certains capteurs. Par conséquent, les capteurs de téléphones mobiles peuvent être classés comme les capteurs utilisés pour la collecte d’informations sur l’environnement, pour la communication entre robots mobiles, pour la collecte d’informations et également pour la communication [5]. L’API Open Accessory permet aux accessoires d’être l’hôte USB. Cela permet au matériel personnalisé externe d’interagir avec les programmes Android. La navigation d’un robot mobile dans un environnement inconnu est possible grâce à des capteurs qui obtiennent des informations sur l’environnement. Pour une communication efficace entre les robots mobiles, nous devons utiliser certains capteurs. Par conséquent, les capteurs de téléphones mobiles peuvent être classés comme les capteurs utilisés pour la collecte d’informations sur l’environnement, pour la communication entre robots mobiles, pour la collecte d’informations et également pour la communication [5]. L’API Open Accessory permet aux accessoires d’être l’hôte USB. Cela permet au matériel personnalisé externe d’interagir avec les programmes Android. La navigation d’un robot mobile dans un environnement inconnu est possible grâce à des capteurs qui obtiennent des informations sur l’environnement. Pour une communication efficace entre les robots mobiles, nous devons utiliser certains capteurs. Par conséquent, les capteurs de téléphones mobiles peuvent être classés comme les capteurs utilisés pour la collecte d’informations sur l’environnement, pour la communication entre robots mobiles, pour la collecte d’informations et également pour la communication [5]. Pour une communication efficace entre les robots mobiles, nous devons utiliser certains capteurs. Par conséquent, les capteurs de téléphones mobiles peuvent être classés comme les capteurs utilisés pour la collecte d’informations sur l’environnement, pour la communication entre robots mobiles, pour la collecte d’informations et également pour la communication [5]. Pour une communication efficace entre les robots mobiles, nous devons utiliser certains capteurs. Par conséquent, les capteurs de téléphones mobiles peuvent être classés comme les capteurs utilisés pour la collecte d’informations sur l’environnement, pour la communication entre robots mobiles, pour la collecte d’informations et également pour la communication [5].

IV CONCEPTION

L’application Android rend efficace le contrôle d’un véhicule robotique qui est interfacé avec l’unité de contrôle du robot pour détecter les signaux transmis par l’application Android. Avec l’aide du smartphone / du PC avec le système d’exploitation Android, l’opération à distance basée sur une interface graphique est obtenue [6]. Au niveau de la transmission, il utilise une télécommande d’application Android à travers laquelle les commandes sont transmises et, du côté du récepteur, les instructions telles que avance, retour et gauche ou droite sont contrôlées par les commandes de l’utilisateur Android qui sont utilisées pour contrôler le robot. Le mouvement est réalisé par le bouclier du moteur qui est interfacé à l’Arduino. Les données de communication série envoyées depuis l’application Android sont reçues par un récepteur Zigbee interfacé à l’Arduino.

Figure 4. Schéma fonctionnel de la communication

Le bouclier pour Arduino a l’interface de moteur à courant continu. L’interface est construite autour du circuit intégré de commande de moteur L293DC. Il possède un capteur d’obstacle à détecter dans une plage de 6 cm. Si IR est utilisé, nous pouvons être en mesure de détecter l’obstacle. Les interfaces doivent être sélectionnées avec le cavalier. Le capteur d’obstacle est un capteur infrarouge utilisé pour détecter les obstacles et agir en impulsion pour le protéger. Dans le capteur à ultrasons, nous utilisons la fonction ping qui détecte la distance de l’objet le plus proche devant le capteur et envoie les données au mobile. Pour faire fonctionner le moteur à courant continu, activez le paramètre High line, réglez I1 line sur High et I2 line sur Low qui tourne dans un sens et réglez I1 line sur, low et I2 line sur High qui tourne dans un autre sens [1].

V. TRAVAUX FUTURS

Les extensions de nos travaux actuels incluent une extension à la mise en œuvre de caméras, qui sera utile pour le déploiement de réseaux de capteurs dans de grandes zones.

VI. CONCLUSION

Le système est très flexible et évolutif et peut être étendu à d’autres applications. En ce qui concerne les logiciels, notre application Android garantit que le système permet d’économiser de l’énergie et peut suggérer une planification des tâches tenant compte à la fois de l’énergie instantanée et de considérations de coût. Nos travaux futurs incluent la mise en œuvre d’applications supplémentaires, l’affinement de notre mise en œuvre, notamment en ce qui concerne la communication et éventuellement le portage de notre pile réseau sur d’autres plates-formes.

Reconnaissance

Je suis très reconnaissant à mon guide, M.J.Sureshbabu, scientifique-B, de l’Institut national de l’électronique et des technologies de l’information (NIELIT), Chennai, qui nous a fourni des informations utiles sur le fonctionnement du système. J’adresse également nos sincères remerciements à toutes ces personnes. qui nous ont aidés à concevoir et à mettre en œuvre ce système.

RÉFÉRENCES

[1] Système de navigation dans les réseaux de capteurs basés sur ZigBee, Li Wenze; Sch. de Inf. & Télécommunication., Beijing Univ. des postes et télécommunications, Chine; Han Yufen; KangGuixia; SunJing Communications sans fil, mise en réseau et mobile, 2009. WiCom ’09. 5ème conférence internationale qui aura lieu du 24 au 26 septembre 2009.

[2] Applicabilité de ZigBee aux systèmes de commande de moteur en réseau temps réel Ulugbek R. Umirov1, Département de génie électronique de Seong-Hyun Jeong et Jung-Il Park, Université de Yeungnam, Gyeongsan, Corée, Contrôle, automatisation et systèmes, 2008. ICCAS 2008. Conférence internationale tenue les 14-17 octobre 2008, 2937 – 2940.

[3] Système domotique écoénergétique basé sur Arduino / Android à faible coût avec ordonnancement intelligent des tâches Kim Baraka, Marc Ghobril, Sami Malek, Rouwaida Kanj, Ayman Kayssi Département de génie électrique et informatique Université américaine de Beyrouth Intelligence informatique, Systèmes de communication et Networks (CICSyN), 2013 Cinquième conférence internationale des 5 et 7 juin 2013 Madrid, 296 – 301

[4] Nouvelle approche de la technique de mesure de distance par ultrasons dans les applications robotiques G.Hueber, T.Ostermann, T.Bauernfeind, R. Raschhofer, R.Hagelauer, Département de microélectronique. Institut de recherche sur les circuits intégrés, A-4040 Linz, Autriche.

[5] Commande à distance pour moteur à ultrasons de type bague de déplacement basé sur Zigbee Juping Gu, Laiwu Luo, Xiao Wu, Hui Yang, Liang Hua et Shenbei Qin.

Yuyun Liu Département de génie électrique, Université de Nantong Département de génie électrique, Université du Sud-Est., Chine. Machines et systèmes électriques (ICEMS), Conférence internationale des 26 et 29 octobre 2013, Busa, 748 – 751.

[6] Contrôle des objets physiques via Internet à l’aide de la plate-forme Arduino via 802.15.4 Réseaux V. Georgitzikis, O. Akribopoulos et I. Chatzigiannakis. Opérations avec l’Amérique latine, IEEE (Revista IEEE America Latina) (volume: 10, numéro: 3 ), avril 2012 , 1686 – 1689.

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