Proyecto

RoverC Pro controlado con un joysitck usando MicroPython.

Interfaz de comunicación

El sistema configura una red WiFi con SSID roverc.pro y contraseña roverc.pro. Después, se lanza un socket UDP escuchando en el puerto 1234 y procesando comandos de 7 bytes.

El dato que se envía tiene el siguiente formato:

Count (4 bytes)	X coord (signed byte)	Y coord (signed byte)	Button pressed (1 byte)

El valor Count se usa para ignorar posibles paquetes que lleguen desordenados.

Interfaz Joycon

El joycon está controlado con MicroPython y un ESP32 Nano. El código lee periódicamente los valores del ADC (cada $10 ms$) y los transmite al remoto.

En segundo plano, una tarea comprueba continuamente si todavía se está conectado al RoverC.Pro. En caso contrario, el bucle principal se detiene hasta que se recupera la conexión con el vehículo.

El conexionado es el siguiente:

Joystick	GND	+5V	VRx	VRy	SW
ESP32 Nano	GND	3V3	A0	A1	D12

NOTA: aunque la conexión del joycon pone +5V, funciona correctamente con 3V3.

Problemas conocidos

• La detección del eje $Y$ está invertida. No funciona correctamente en según qué posiciones.

• Cuando el RoverC Pro se desconecta, los paquetes UDP se acumulan en la interfaz de red hardware, causando ENOMEM.

Estudio matemático

El joystick proporciona valores de coordenadas $X, Y$ cuyo rango se encuentra, una vez normalizado, comprendido entre $[-127, 127]$ para cada eje.

El vehículo M5Stack sobre el que se han realizado las pruebas cuenta con cuatro ruedas: $r_1, r_2, r_3, r_4$ correspondientes a delantera izquierda, delantera derecha, trasera izquierda, trasera derecha:

El cálculo de las rotaciones de cada motor viene determinado por:

$$\left(\begin{matrix} r_1 \\ r_2 \\ r_3 \\ r_4 \\ \end{matrix}\right) = \left(\begin{matrix} 1 \\ -1 \\ -1 \\ 1 \\ \end{matrix}\right) \cdot Nx + \left(\begin{matrix} 1 \\ 1 \\ 1 \\ 1 \\ \end{matrix}\right) \cdot Ny$$

donde:

• $N$ es el factor de normalización.
• $x$ es la coordenada $X$ recibida desde el joystick, con $x \in [-127, 127]$.
• $y$ es la coordenada $Y$ recibida desde el joystick, con $y \in [-127, 127]$.

El factor de normalización se calcula teniendo en cuenta $r$ (la distancia euclídea de las coordenadas $\left(x, y\right)$ con respecto al origen) y la posición máxima en el vector director $\vec{r}$.

Para calcularlo, el proceso es muy simple:

1. Se obtiene $c'$ que referencia a la coordenada más próxima al límite, tal que:

$$ c' = max\left(\left|x\right|, \left|y\right|\right) $$

2. A partir de $c'$ se obtiene el factor de normalización $k$. Como el joystick produce coordenadas $X, Y$ en un cuadrado el factor es común a ambos ejes:

$$ k = \frac{X_{max}}{c'} = \frac{127}{c'} $$

3. Se puede obtener por consiguiente tanto $r$ y $r_{max}$, tal que:

$$\begin{aligned} r &= \sqrt{x^2 + y^2} \\ r_{max} &= \sqrt{\left(x \cdot k\right)^2 + \left(y \cdot k\right)^2} \end{aligned}$$

4. Finalmente, se define el factor de normalización $N$ como $r$ sobre $r_{max}$:

$$ N = \frac{r}{r_{max}},\space N \in \left[0, 1\right] $$

Particularidad RoverC Pro

El RoverC Pro interpreta los giros de rueda de la siguiente manera:

• $v \in \left[0, 128\right)$, $v$ representa una aceleración positiva en el eje.
• $v \in \left(256, 128\right]$, $v$ representa una aceleración negativa en el eje.

Por ende, para una coordenada $c$ que se quiera convertir a aceleración $v$:

$$\left( \begin{aligned} v &= -255 + c \cdot 128^{-1} &,\space c \lt 0 \\ v &= c \cdot 128^{-1} &,\space c \ge 0 \\ \end{aligned} \right.$$