Introducción

La placa “Robot Shield” es un shield destinado a ser montado sobre un Arduino UNO y facilitar la implementación de plataformas de Robótica Educativa.

Cuenta con la circuitería y las conexiones necesarias para constituir, junto con el Arduino UNO al que se conecta, la unidad de control de una amplia variedad de robots educativos, permitiendo  el desarrollo de funciones básicas como control de motores de CC y servos, lectura de sensores de distintos tipo, control de actuadores, medición de distancias y conexión bluetooth de una manera sencilla e integrada.

Su diseño responde a la necesidad de implementar una plataforma de robótica que pueda ser programada sin el empleo de computadoras, para una institución educativa cuyos alumnos no poseen ni tienen acceso a ese recurso. Por esta razón el shield cuenta con un módulo bluetooth que permite la programación del robot empleando un smartphone a través de una app específica. Sin embargo, la placa también puede ser empleada de manera convencional desde una notebook o PC, quitando el módulo Bluetooth.

Dos vistas del Robot Shield

Funcionamiento

El shield está diseñado para funcionar de manera directa con la app “LOFI Blocks” que permite realizar una gran variedad de programas empleando un smartphone y un lenguaje gráfico de bloques. Para ello se debe grabar un “firmware” específico en el Arduino UNO (también hay una versión para Arduino Mega) que se comunica vía Bluetooth con la app. La misma cuenta con bloques específicos para controlar motores, hacer sonar el buzzer, activar salidas y leer entradas, pero todos estos elementos deben estar conectados en pines específicos del Arduino, tal como los creadores de la app lo especifican en su propia página.

Bloques para controlar el robot en LOFI

Es importante aclarar que la app no genera código que se grabe en el Arduino sino que se realiza una especie de “interpretación” de los bloques creados en la app y cada 100 milisegundos se refrescan las salidas y entradas del Arduino de acuerdo al programa diseñado (de manera similar a como funciona Scratch for Arduino).

Este diseño implica que la placa funciona de manera natural con la App LOFI Blocks pero esto no constituye una limitante. También puede ser empleada con otras apps similares como NAIRDA (que permite configurar el uso de los pines del Arduino, no tiene conexiones fijas como LOFI) o con cualquier otro lenguaje de programación, gráfico o no.

 

Esquemático del Robot Shield

El shield cuenta con seis salidas de uso múltiple (S1 a S6) con conectores de 3 pines que permiten la conexión de la salida, Vcc y GND y donde se pueden conectar servomotores, leds, relés u otros actuadores, seis entradas (E1 a E6) también de uso múltiple con el mismo tipo de conector (entrada, Vcc y GND) conectadas a las seis entradas analógicas del Arduino UNO para leer sensores de luz, temperatura y cualquier otra variable física, así como pulsadores, interruptores, bumpers para detectar choques, etc. Las primeras 4 entradas (E1 a E4) y las primeras 4 salidas (S1 a S4) son compatibles con LOFI Blocks, las otras se pueden usar con otra app o lenguaje de programación.

Para el control de los motores de CC se incorpora un circuito integrado L293, que admite la conexión de hasta dos motores. La alimentación de los mismos se puede seleccionar con dos jumpers (JP1 y JP2) que permite elegir entre VCC, Vin (la alimentación del Arduino) o una tensión externa a través del conector Vext.

También cuenta con un zócalo para conectar un sensor de ultrasonidos HCSR04, otro para el módulo Bluetooth HC-05 tipo ZS-040 y un buzzer para producir algunos sonidos (bips).

Esquematico en PDF

Placas (PCBs)

Estos son los archivos GERBER de la placa, para que la impriman y armen si les resulta de utilidad.

Archivos GERBER

Tanda de placas en distintos estadios de armado

Información adicional

NAIRDA en la Play Store

LOFI Blocks en la Play Store

Instructables. Control Arduino robot with mobile App