Agenda
Introducci´ on on
Prototipo
Implantaci´ on on
Conclusiones y trabajo a futuro
Buti´ But i´a: a: Plat Plataf aforma orma rob´ rob´otic oticaa ge gen´ n´erica erica para la ense˜nanza nanza de la in inform form´´atica atica Gonzalo Gonzalo Tejera
Andr´ Andr´es es Aguirre Aguirre
Feder ederic icoo Andr Andrad adee Pablo ablo Gi Gind ndel el Sant Santia iago go Ma Marg rgni ni Guil Guille lerm rmoo Reis Reisch ch Jorg Jorgee Vi Visc scaa Instituto de Computaci´on, on, Facultad de Ingenier´ Ingenier´ıa, Universidad de la Rep´ ublica ublica J. Herrera y Reissig 565, Montevideo, Uruguay http://www.fing.edu.uy/inco/pro http://www.fing.edu.uy/ inco/proyectos/b yectos/butia utia
[email protected]
18/01/2011 G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Introducci´ on on Objetivos Prototipo Arqu Arquit itec ectu tura ra Buti´ But i´a Implementaci´on on Bloques Tortuga Dise˜ no Me Mec´ c´anico Implantaci´ on on Entrega de robots Capacitaci´ on on y apoyo local Conclusiones y trabajo a futuro ...B .. .But uti´ i´a 2. 2.00 finalmente... G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Implantaci´ on on
Conclusiones y trabajo a futuro
Objetivos
Proye oyeccto Buti´a
Crear una plataforma simple y econ´ omica omica que permita a alumnos de liceos p´ ublicos interiorizarse con la programaci´ ublicos on on del comportamiento de robots
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Objetivos
Proye oyeccto Buti´a
Crear una plataforma simple y econ´ omica omica que permita a alumnos de liceos p´ ublicos interiorizarse con la programaci´ ublicos on on del comportamiento de robots
A trav´ trav´es es de la rob´ robotica o´tica transmitir a profesores y estudiantes conocimie cono cimientos ntos b´asicos asicos sobre las nuevas tecnolog tecnol og´´ıas y sus aplicaciones
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Objetivos
Proye oyeccto Buti´a
Crear una plataforma simple y econ´ omica omica que permita a alumnos de liceos p´ ublicos interiorizarse con la programaci´ ublicos on on del comportamiento de robots
A trav´ trav´es es de la rob´ robotica o´tica transmitir a profesores y estudiantes conocimie cono cimientos ntos b´asicos asicos sobre las nuevas tecnolog tecnol og´´ıas y sus aplicaciones
Romper Romp er asimetr asimet r´ıa entre liceos lice os p´ ublicos ublicos y privados
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Objetivos
Proye oyeccto Buti´a
Crear una plataforma simple y econ´ omica omica que permita a alumnos de liceos p´ ublicos interiorizarse con la programaci´ ublicos on on del comportamiento de robots
A trav´ trav´es es de la rob´ robotica o´tica transmitir a profesores y estudiantes conocimie cono cimientos ntos b´asicos asicos sobre las nuevas tecnolog tecnol og´´ıas y sus aplicaciones
Romper Romp er asimetr asimet r´ıa entre liceos lice os p´ ublicos ublicos y privados
El proyecto fue financiado por la ANII y apoyado por la unidad de extensi´ on on de la Facultad de Ingenier Ingeni er´´ıa
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Objetivos
Rob´otica otica Educativa
Programar los comportamientos de un robot m´ ovil ovil genera mucho inter´es es en los adolescent adole scentes es
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Objetivos
Rob´otica otica Educativa
Programar los comportamientos de un robot m´ ovil ovil genera mucho inter´es es en los adolescent adole scentes es
Permite alcanzar resultados visuales inmediatos de sus programas
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Objetivos
Rob´otica otica Educativa
Programar los comportamientos de un robot m´ ovil ovil genera mucho inter´es es en los adolescent adole scentes es
Permite alcanzar resultados visuales inmediatos de sus programas
Se estimula creatividad
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Objetivos
Rob´otica otica Educativa
Programar los comportamientos de un robot m´ ovil ovil genera mucho inter´es es en los adolescent adole scentes es
Permite alcanzar resultados visuales inmediatos de sus programas
Se estimula creatividad
Aprendizaje Aprendiza je de conceptos conce ptos b´asicos asicos de programaci´ programac i´ on on
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Objetivos
Proyecto OLPC (One Laptop per Child)
El proyecto OLPC busca llevar una computadora con conectividad a cada ni˜ no no
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Objetivos
Proyecto OLPC (One Laptop per Child)
El proyecto OLPC busca llevar una computadora con conectividad a cada ni˜ no no
Software: GNU/Linux y Sugar
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Objetivos
Proyecto OLPC (One Laptop per Child)
El proyecto OLPC busca llevar una computadora con conectividad a cada ni˜ no no
Software: GNU/Linux y Sugar
Hardware: Netbook de bajo consumo (computadora XO)
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Objetivos
Proyecto OLPC (One Laptop per Child)
El proyecto OLPC busca llevar una computadora con conectividad a cada ni˜ no no
Software: GNU/Linux y Sugar
Hardware: Netbook de bajo consumo (computadora XO)
En Uruguay es llevado a cabo por el plan Ceibal en primaria y secundaria
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Objetivos
Transformando la XO en un robot m´ovil ovil
XO es el ”cerebro” del robot
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Objetivos
Transformando la XO en un robot m´ovil ovil
XO es el ”cerebro” del robot Interacci´ on con Hardware de la XO on
Webcam Micr´ofono ofono
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Objetivos
Transformando la XO en un robot m´ovil ovil
XO es el ”cerebro” del robot Interacci´ on con Hardware de la XO on
Webcam Micr´ofono ofono
Interacci´ on con Software de la XO on
Tortugarte Python
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Objetivos
Transformando la XO en un robot m´ovil ovil
XO es el ”cerebro” del robot Interacci´ on con Hardware de la XO on
Interacci´ on con Software de la XO on
Webcam Micr´ofono ofono Tortugarte Python
Interacci´ on on con sensores
Luz, escala de grises, distancia, vibraci´on, on, camp cam p o magn´ mag n´etico, etic o, inclinaci´on, on, contacto, temperatura
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Objetivos
Transformando la XO en un robot m´ovil ovil
XO es el ”cerebro” del robot Interacci´ on con Hardware de la XO on
Interacci´ on con Software de la XO on
Tortugarte Python
Interacci´ on on con sensores
Webcam Micr´ofono ofono
Luz, escala de grises, distancia, vibraci´on, on, camp cam p o magn´ mag n´etico, etic o, inclinaci´on, on, contacto, temperatura
Interacci´ on on con actuadores
Led, motores, pinza, display
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Caracteristicas
Portable a plataformas con bajas prestaciones de hardware
Router dom´estico estico Asus OpenWrt GNU/Linux (16MB RAM 8MB ROM) Computadora XO v1.0 (512MB RAM) Smart Phone Sistemas basados en Single Boards Computers (FoxBoard, BeagleBoard, HawkBoard)
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
InCo
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Caracteristicas
Portable a plataformas con bajas prestaciones de hardware
Router dom´estico estico Asus OpenWrt GNU/Linux (16MB RAM 8MB ROM) Computadora XO v1.0 (512MB RAM) Smart Phone Sistemas basados en Single Boards Computers (FoxBoard, BeagleBoard, HawkBoard)
Enfoque modular
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
InCo
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Caracteristicas
Portable a plataformas con bajas prestaciones de hardware
Router dom´estico estico Asus OpenWrt GNU/Linux (16MB RAM 8MB ROM) Computadora XO v1.0 (512MB RAM) Smart Phone Sistemas basados en Single Boards Computers (FoxBoard, BeagleBoard, HawkBoard)
Enfoque modular
F´acil acilme ment ntee exte extens nsib ible le
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
InCo
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Caracteristicas
Portable a plataformas con bajas prestaciones de hardware
Router dom´estico estico Asus OpenWrt GNU/Linux (16MB RAM 8MB ROM) Computadora XO v1.0 (512MB RAM) Smart Phone Sistemas basados en Single Boards Computers (FoxBoard, BeagleBoard, HawkBoard)
Enfoque modular
F´acil acilme ment ntee exte extens nsib ible le
Arquitectura orientada a capas
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Dise˜no no
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa Firmware
Encargada de la interaci´ on on con el Hardware.
Sensores y Actuadores
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa Firmware
Encargada de la interaci´ on on con el Hardware.
Sensores y Actuadores
El hardware es abstra abstra´´ıdo como como m´odulos odulos en la programaci´ on on del firmware
Motores, Luz, Grises, Distancia, ... Existe una Interfaz que cada m´odulo odulo debe cumplir Permite Perm ite una f´acil acil extens ext ensi´ i´on on
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa Firmware
Encargada de la interaci´ on on con el Hardware.
El hardware es abstra abstra´´ıdo como como m´odulos odulos en la programaci´ on on del firmware
Sensores y Actuadores
Motores, Luz, Grises, Distancia, ... Existe una Interfaz que cada m´odulo odulo debe cumplir Permite Perm ite una f´acil acil extens ext ensi´ i´on on
Funcionalidades exportadas en servicios de software
Motores:mov Moto res:mover(sent er(sentido1, ido1, velocidad1, velocidad1, sentido2, sentido2, velocidad2) velocidad2)
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa Firmware
Encargada de la interaci´ on on con el Hardware.
El hardware es abstra abstra´´ıdo como como m´odulos odulos en la programaci´ on on del firmware
Motores, Luz, Grises, Distancia, ... Existe una Interfaz que cada m´odulo odulo debe cumplir Permite Perm ite una f´acil acil extens ext ensi´ i´on on
Funcionalidades exportadas en servicios de software
Sensores y Actuadores
Motores:mov Moto res:mover(sent er(sentido1, ido1, velocidad1, velocidad1, sentido2, sentido2, velocidad2) velocidad2)
Implementada en el Firmware del microcontrolador utilizado (PIC/ATMEL AVR)
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa Firmware - Plug & Play
Cada conector posee pines de identificaci´ on on
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa Firmware - Plug & Play
Cada conector posee pines de identificaci´ on on
El firmware identifica al sensor y le asigna un m´odulo odulo
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa Firmware - Plug & Play
Cada conector posee pines de identificaci´ on on
El firmware identifica al sensor y le asigna un m´odulo odulo
La lista de m´odulos odulos presentes en el hardware es notificada a la capa superior
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa 2 - Service Discovery and Invocation
Descubri Descubrimie miento nto din´amico ami co de m´ odulos odulos
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa 2 - Service Discovery and Invocation
Descubri Descubrimie miento nto din´amico ami co de m´ odulos odulos Descubrimiento Descu brimiento din´amico amico de servicios servic ios
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa 2 - Service Discovery and Invocation
Descubri Descubrimie miento nto din´amico ami co de m´ odulos odulos Descubrimiento Descu brimiento din´amico amico de servicios servic ios Invocaci´ on on de servicios
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa 2 - Service Discovery and Invocation
Descubri Descubrimie miento nto din´amico ami co de m´ odulos odulos Descubrimiento Descu brimiento din´amico amico de servicios servic ios Invocaci´ on on de servicios Brinda independencia de la placa de entrada/salida
Arduino USB4all GoGo board
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa 2 - Service Discovery and Invocation
Descubri Descubrimie miento nto din´amico ami co de m´ odulos odulos Descubrimiento Descu brimiento din´amico amico de servicios servic ios Invocaci´ on on de servicios Brinda independencia de la placa de entrada/salida
Arduino USB4all GoGo board
Brinda independencia independenci a de la tecnolog´ tecnolog´ıa de comunicaci´ on on con la placa de entrada/salida
USB Serial Bluetooth
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Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa 2 - Service Discovery and Invocation
Descubri Descubrimie miento nto din´amico ami co de m´ odulos odulos Descubrimiento Descu brimiento din´amico amico de servicios servic ios Invocaci´ on on de servicios Brinda independencia de la placa de entrada/salida
Brinda independencia independenci a de la tecnolog´ tecnolog´ıa de comunicaci´ on on con la placa de entrada/salida
Arduino USB4all GoGo board
USB Serial Bluetooth
Puede ser ejecutada en una XO/PC/SBC
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Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa3 - Buti´a Applicat Application ion Progr Programming amming Interf Interface ace
Brinda una interfaz de alto nivel para poder interactuar con los m´ odulos odulos
LIST DESCRIBE moduleName CALL moduleName operation param1, param2, ... , paramN
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Capa3 - Buti´a Applicat Application ion Progr Programming amming Interf Interface ace
Brinda una interfaz de alto nivel para poder interactuar con los m´ odulos odulos
LIST DESCRIBE moduleName CALL moduleName operation param1, param2, ... , paramN
Los clientes se implementan sobre esta capa utilizando dichas primitivas
Existe un cliente (bobot-server) que expone este protocolo en la red
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Introducci´ on on
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Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Ventajas y Desventajas
Ventajas
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
InCo
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Introducci´ on on
Prototipo
Implantaci´ on on
Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Ventajas y Desventajas
Ventajas
F´acil acil exte ex tens nsi´ i´on on
No es necesario preocuparse por aspectos relacionados con la comunicaci´ on o detalles de bajo nivel del firmware on Solo hay que centrarse en la l´ ogica ogica de control del sensor/actuador a controlar
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Introducci´ on on
Prototipo
Implantaci´ on on
Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Ventajas y Desventajas
Ventajas
F´acil acil exte ex tens nsi´ i´on on
No es necesario preocuparse por aspectos relacionados con la comunicaci´ on o detalles de bajo nivel del firmware on Solo hay que centrarse en la l´ ogica ogica de control del sensor/actuador a controlar
Mantenible
Comportamiento del robot implementado en lenguaje de alto nivel, en firmware, solo la l´ ogica de control del sensor/actuador ogica
G. Tejera, A. Aguirre, F. Andrade, P. Gindel, S. Margni, G. Reisch, J. Visca
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Introducci´ on on
Prototipo
Implantaci´ on on
Conclusiones y trabajo a futuro
Arquite Arqu itectur ctura a Buti Buti´ ´ a
Ventajas y Desventajas
Ventajas
F´acil acil exte ex tens nsi´ i´on on
Mantenible
No es necesario preocuparse por aspectos relacionados con la comunicaci´ on o detalles de bajo nivel del firmware on Solo hay que centrarse en la l´ ogica ogica de control del sensor/actuador a controlar Comportamiento del robot implementado en lenguaje de alto nivel, en firmware, solo la l´ ogica de control del sensor/actuador ogica
Autoconfigurable
Plug & Play y descubrimiento de m´ odulos y servicios elimina odulos etapa de configuraci´ on on
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