Lección 9 de 10 del curso: Evasión de obstáculos con el coche inteligente 4WD Raspberry Pi Pico

Lección 9 de 10 del curso: Evasión de obstáculos con el coche inteligente 4WD Raspberry Pi Pico

Introducción

Esta guía, basada en la Lección 9 del Curso de 10 de Robojax, demuestra cómo construir un robot evasor de obstáculos utilizando el kit de automóvil inteligente SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD. El proyecto combina un sensor ultrasónico controlado por servo con control de motores para crear un robot que puede navegar su entorno de manera autónoma. Al barrer el sensor como un radar, el automóvil detecta obstáculos y elige inteligentemente un camino despejado para avanzar, lo que lo convierte en una introducción perfecta a la robótica, la integración de sensores y la navegación autónoma.

Este proyecto no es solo un juguete; es una base para muchas aplicaciones prácticas. Aquí hay algunas ideas para inspirarte:

• Robot de Exploración Autónoma: Construye un robot que pueda mapear y explorar una habitación o área exterior sin intervención humana.
• Aspiradora Inteligente: Usa los mismos principios para crear un robot que navegue una habitación, evitando muebles y paredes mientras limpia.
• Bot de Patrulla de Seguridad: Programa el automóvil para patrullar un perímetro y usa el sensor ultrasónico para detectar e informar obstáculos o intrusiones inesperadas.
• Plataforma Educativa para IA: Usa este proyecto como un trampolín para aprender sobre algoritmos más complejos como búsqueda de caminos y localización y mapeo simultáneos (SLAM).

Esta lección se centra en la lógica central y el código que permiten al automóvil tomar decisiones. El automóvil usa un motor servo para rotar un sensor ultrasónico, actuando como un radar para medir distancias de 0 a 180 grados. El código analiza estos datos para encontrar el camino vacío más amplio y dirige al automóvil para moverse hacia adelante, izquierda o derecha según corresponda. El video demuestra todo el proceso, desde probar los componentes individuales hasta ejecutar el algoritmo final de evasión de obstáculos en un laberinto del mundo real.

Hardware/Componentes

Este proyecto se basa en el kit de automóvil inteligente SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD. Los componentes esenciales utilizados en esta lección son:

• Placa microcontroladora Raspberry Pi Pico
• Chasis de automóvil inteligente SunFounder 4WD con cuatro motores
• Placa controladora de motores
• Sensor de distancia ultrasónico (tipo HC-SR04)
• Motor servo (para rotar el sensor ultrasónico)
• Fuente de alimentación (baterías para el automóvil)

Guía de Cableado

El kit SunFounder está diseñado para un ensamblaje fácil, y el cableado generalmente está pre-conectado a través de una placa de expansión dedicada. El sensor ultrasónico está montado en el motor servo, que luego se conecta a la placa de control principal. Esta configuración permite que el sensor se rote para escanear el entorno. Para un diagrama de cableado detallado específico de tu kit, consulta la documentación oficial de SunFounder.

Las conexiones principales involucran los pines de disparo y eco del sensor ultrasónico, y el pin de señal del motor servo, todos conectados a pines GPIO específicos en la Raspberry Pi Pico. El controlador de motores también está conectado al Pico para controlar los cuatro motores de tracción. El video menciona que la documentación completa, incluidos los diagramas de cableado, está disponible para descargar con el kit.

Explicación del Código

Esta lección se centra en la lógica dentro del ejemplo `obstacle_avoid`. El código está escrito en MicroPython. Aunque el programa completo está disponible para descargar, nos centraremos en los parámetros clave configurables por el usuario que controlan el comportamiento del automóvil. Estos generalmente se encuentran al principio del script.

Aquí están las principales variables que puedes ajustar para afinar el rendimiento de tu robot:

# Parámetros de radar y movimiento
radar_reference = 20  # Distancia mínima en cm para considerarse seguro
step_angle = 10       # El incremento de ángulo para cada paso de escaneo del radar
forward_speed = 30    # Velocidad del motor para avanzar (0-100)
turn_speed = 50       # Velocidad del motor para girar (0-100)
forward_scan_angle = 50  # El ángulo que escanea el servo cuando no se detecta obstáculo

• radar_reference: Esta es la distancia de seguridad crucial en centímetros. Si se detecta un obstáculo más cerca que este valor, el automóvil lo considerará un "peligro" e iniciará una maniobra de evasión. En el video, esto está configurado a 20 cm.
• step_angle: Esto define la resolución del escaneo del radar. Un valor más pequeño (por ejemplo, 10 grados) significa un escaneo más detallado pero tarda más. Un valor más grande sería más rápido pero podría pasar por alto obstáculos estrechos.
• forward_speed y turn_speed: Estos controlan la potencia enviada a los motores. Puedes ajustarlos para cambiar la velocidad general y la agilidad del automóvil. La velocidad de giro a menudo se configura más alta para asegurar que el automóvil pueda pivotar efectivamente.
• forward_scan_angle: Cuando no hay peligro inmediato adelante, el automóvil reduce su escaneo a este ángulo (centrado hacia adelante) para verificar obstáculos con más frecuencia en su camino directo, permitiendo un movimiento hacia adelante más suave.

El video también explica la lógica principal de toma de decisiones. Una función `get_direction()` analiza la lista de lecturas de distancia (convertidas a 1s y 0s para seguro/inseguro) para encontrar el camino continuo más amplio de "1"s. Basado en dónde se encuentra este camino más amplio, la función devuelve una dirección: "forward", "left" o "right". El bucle principal luego ejecuta la acción correspondiente, girando el automóvil y re-escaneando hasta que el camino adelante esté despejado.

Proyecto en Vivo/Demostración

El video proporciona una demostración exhaustiva del proyecto. Comienza probando el sensor ultrasónico solo para mostrar cómo mide la distancia e imprime los valores en la consola. El instructor luego explica el algoritmo de evitación de obstáculos usando un diagrama de flujo, detallando el proceso de toma de decisiones para girar a la izquierda y a la derecha. Finalmente, el coche se coloca en un pequeño laberinto creado con cajas para demostrar el comportamiento completo de evitación de obstáculos en acción. El coche navega con éxito por el laberinto, girando a la izquierda y a la derecha para encontrar un camino despejado hacia adelante.

Capítulos del video

• [00:00] Introducción a la evitación de obstáculos
• [01:31] Resumen del kit de coche inteligente SunFounder y sus características
• [02:47] Cómo funciona la función de evitación de obstáculos
• [03:34] Prueba del sensor ultrasónico
• [07:45] Explicación del algoritmo y diagrama de flujo de evitación de obstáculos
• [12:49] Análisis del código principal de evitación de obstáculos
• [15:43] Demostración en vivo de la lógica de evitación de obstáculos
• [22:53] Demostración final con un laberinto de obstáculos
• [24:35] Conclusión y próximos pasos