Autores: Álvarez, J.; Solari Sab, S.; Larrieu Lacoste, I.P.; Mozo, D.N.
Fecha: Noviembre 2024
Este proyecto consiste en la implementación de un sistema de control digital en una FPGA para un robot autónomo que navegue y salga de un laberinto desconocido empleando estrategias de navegación eficientes. El objetivo principal es diseñar un sistema que permita al robot detectar obstáculos, ajustar su trayectoria y salir del laberinto en el menor tiempo posible. Nuestro equipo logró ganar la competencia desarrollada con los otros equipos participantes en la asignatura, gracias a la implementación de un eficiente algoritmo de llenado, que permitió encontrar el camino más corto hacia la salida.
Especificaciones Técnicas
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Board: FPGA Cyclone IV.
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Device: EP4CE22F17C6.
- Implementar un sistema autónomo capaz de resolver un laberinto mediante un algoritmo adecuado.
- Diseñar subsistemas modulares para control de motores, detección de obstáculos y lógica de decisión.
- Optimizar la distancia recorrida por el robot.
- Aplicar herramientas modernas de diseño digital y sistemas embebidos.
- Fomentar el trabajo en equipo y el uso de Git para la gestión de versiones.
- Control de motores:
- Responsable de la navegación en línea recta y la ejecución de giros precisos de 90° y 180°.
- Integra sensores analógicos laterales para ajustar la trayectoria y evitar colisiones.
- Detección y escritura de muros:
- Encargado de registrar casillas con obstrucciones para evitar que el robot pase nuevamente por ellas.
- Utiliza datos del sensor frontal para actualizar un mapa interno del laberinto.
- Detección de cuadrículas:
- Cuenta el número de celdas recorridas utilizando un sensor de línea.
- Actualiza la posición actual del robot mediante operaciones aritméticas, teniendo en cuenta su sentido con cada cambio de celda.
- Muestra el progreso en los LEDs de la FPGA, facilitando el monitoreo durante la ejecución.
- Lógica de decisión (algoritmo de llenado):
- Actualiza constantemente el "peso" de cada celda de la cuadricula en base a los muros detectados.
- Haciendo uso de la posición actual, del sentido actual y de la información de sus celdas vecinas, toma la decisión del sentido futuro que debe tomar el robot.
- Envia la señal correspondiente al sistema de control de motores para ejecutar la acción correspondiente.
- Control general:
- Coordina todos los subsistemas, tomando decisiones en tiempo real.
Este proyecto no solo representó un gran desafío, sino también una buena experiencia de trabajo en equipo. Logramos trasladar con éxito nuestros planteos electrónicos a código VHDL, empleando diagramas en bloques como base para nuestra implementación en Quartus II. A lo largo del desarrollo, aprendimos muchísimo sobre VHDL, Quartus, y la importancia de dividir sistemas complejos en modulos más pequeños. Logramos identificar y solucionar errores recurrentes durante las simulaciones y pruebas. Finalmente, alcanzamos el prototipo final, superando los obstáculos y ganando la competencia.
En conclusión, el trabajo puede considerarse exitoso y confiable, y queda abierto a futuras integraciones y mejoras que podrían mejorar aún más su funcionamiento.