4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002 1


Sistema portátil para prevención de colisiones
controlado con GNU/Linux
Brengi, D.; Tropea, S.; Gwirc, S.; Farías, D.
Centro de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones, Electrónica e
Informática (CITEI)

El objetivo de este trabajo es desarro-
llar un sistema de prevención de colisiones
para vehículos de la industria de la construc-
ción (grúas, camiones, topadoras, tractores,
montacargas, etc.). Es muy común durante el
trabajo en obra que estos vehículos colisionen
con el entorno debido a la gran cantidad de
maniobras que deben realizar dentro de un
ambiente en constante cambio y a la escasa
visibilidad ocasionada por el propio vehículo.
El costo de reparación de estos vehículos y
las demoras resultantes justifican la instala-
ción de un sistema para la prevención de coli-
siones.
SISTEMA DESARROLLADO
El sistema realizado utiliza una compu-
tadora portátil conectada a través de una in-
terfaz a tres módulos ultrasónicos para la de-
tección de obstáculos (ver Fig. 1).
Transductores ultrasónicos
Una de las características mas impor-
tantes a favor de los sensores ultrasónicos es
su bajo costo en comparación con sistemas
más sofisticados con láser o cámaras de vi-
sión. Esta aplicación requiere que los senso-
res cubran una gran parte de la periferia del
vehículo y que la detección sea segura a dis-
tancias superiores a los 5 metros. Por su gran
sensibilidad y largo alcance se seleccionaron
transductores ultrasónicos electrostáticos Po-
laroid para realizar las pruebas y el desarrollo
de la aplicación.

Figura 1. Diagrama en bloques del sistema.
Circuitos transmisores y acondicionadores de señal
Junto con los transductores ultrasóni-
cos, la empresa Polaroid [1] ofrece un módulo
de bajo costo para realizar el control de dispa-
ro y la recepción de señal que utiliza el mis-
mo transductor para realizar la transmisión y
la posterior recepción de la señal ultrasónica.
El módulo se encarga de: generar los pulsos
de disparo para excitar al transductor, contro-
lar la ganancia en función del tiempo para
compensar la atenuación del eco , amplificar,
filtrar y detectar el eco recibido y adaptar los
niveles de las señales [2,3].
Interface con PC
Para el manejo de los módulos de ul-
trasonido desde la computadora se diseñó
una interfaz de aislación eléctrica con optoa-
copladores. Esta interfaz se conecta al puerto
paralelo de la PC protegiéndola de los picos
transitorios de alta tensión que pudieran apa-
recer durante la secuencia de disparo. El cir-
cuito realizado permite conectar hasta tres
módulos ultrasónicos, haciendo posible la uti-

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lización de cada uno de ellos en forma total-
mente independiente. De esta forma se po-
drán probar algoritmos de disparos simultá-
neos, solapados y combinados [4].
Control principal
Para el sistema de control principal se
seleccionó una PC portátil con sistema opera-
tivo Debian GNU/Linux [5], por poseer las si-
guientes características:
? Contar con cómodas herramientas para el
desarrollo actual y futuro del software.
? Poseer licencias que no involucran gastos
innecesarios y que brindan la posibilidad
de compartir el software en forma libre tan-
to para su utilización como para su estudio.
? Facilidad para el muestreo y la visualiza-
ción de los datos adquiridos durante las
pruebas de funcionamiento.
? Permitir la fácil adaptación del software pa-
ra variaciones en el hardware de la propia
computadora, la interfaz o el sistema de ul-
trasonidos.
? Poseer la capacidad de realizar otras ta-
reas de control, automatización y cálculo
simultáneas a la toma de datos provenien-
tes de los sensores ultrasónicos.
En el futuro y de ser necesario para la
aplicación podrá utilizarse la extensión Linux
para aplicaciones de tiempo real RTLinux [6] y
una PC de tamaño reducido y bajo costo del
tipo PC/104 o similar.
Software de control
El software de control se encarga de
seleccionar el transductor deseado, iniciar los
disparos ultrasónicos, medir el tiempo de
tránsito del eco y calcular la distancia al obje-
to. El programa fue realizado en código C y
se utilizaron como herramientas principales el
"C compiler", el "make" de GNU y el editor
para programadores "Setedit" [7]. Se utilizaron
además dos librerías adicionales: "parapin" [8]
para facilitar ell control del puerto paralelo y
"slang" [9] para la visualización gráfica en pan-
talla de las distancias medidas. Ambas dispo-
nibles bajo licencia GPL [10].
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Se desarrolló un sistema portátil de de-
tección de obstáculos a distancia con senso-
res ultrasónicos (ver Fig. 2), que permitirá la
realización de pruebas sobre vehículos en
movimiento [11]. Este sistema posee como
ventaja principal la capacidad de visualizar los
datos en tiempo real, de capturar los datos
medidos para posterior análisis y la de modifi-
car o corregir cualquier característica del
software durante el transcurso mismo de las
pruebas.

Figura 2. Sistema portátil desarrollado.
REFERENCIAS
[1] Polaroid Corp., Ultrasonic Components group, 119 Windsor
street, Cambridge, MA. http://www.polaroid-oem.com
[2] F. Ferdeghini, D. Brengi, D. Lupi, "Sistema de detección com-
binado para sensores ultrasónicos", XVI Congreso Argentino de
Control Automático, AADECA, Vol. 2, pp. 514-519, Agosto 1998.
[3] R. Kuc, "Pseudoamplitude Scan Sonar Maps", IEEE Transac-
tions on Robotics and Automation, Vol. 17, No 5, pp. 767-770, Oc-
tubre 2001.
[4] J. Borenstein and Y. Koren, "Error Eliminating Rapid Ultrasonic
Firing for Mobile Robot Obstacle Avoidance", IEEE Transactions
on Robotics and Automation, Vol. 11, No 1, pp. 132-138, Febrero
1995.
[5] Debian GNU/Linux . http://www.debian.org
[6] E. F. Hilton and V. Yodaiken, "Real-Time Applications with
RTLinux", Embedded Linux Journal, pp. 18-25, Enero-Febrero
2001.
[7] Editor para programadores Setedit.
http://setedit.sourceforge.net/
[8] Parallel Port Pin Programming Library for Linux.
http://www.circlemud.org/~jelson/software/parapin/
[9] Multi-platform programmer's library.
http://www.s-lang.org/
[10] Licencia GPL . http://www.gnu.org/copyleft/gpl.html
[11]D. Brengi, S. Gwirc, D. Lupi, "Módulo ultrasónico multisensor
para aplicación en robots móviles", Jornadas INTI de Desarrollo e
Innovación, Octubre 2000.
Para mayor información contactarse con:
Ing. Diego J. Brengi - brengi@inti.gov.ar
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