Intel Realsense Robotic Kit con Upboard + ROS

IMG_20170216_190038Recientemente publicamos un primer artículo sobre el kit de robótica de Intel que trae una cámara Real Sense y un Upboard.

Aunque esta segunda entrega es bastante corta, esperamos que abra las perspectivas de nuestros lectores sobre lo que se puede llegar a hacer con uno de estos kits y los sistemas de robótica ROS y las facilidades que tiene para el manejo de cámaras Real Sense.

Paso 1 (30 min)

Comenzaremos diciendo que instalar Ubuntu y ROS en el Upboard es una tarea súperfacil siguiendo las instrucciones en este enlace:

https://software.intel.com/realsense/robotic-devkit-quickstart

Esto incluye

  1. Una revisión de materiales incluidos en el kit
    (!) Van a necesitar un cable HDMI estándar para conectar el video del UP Board a un monitor, un teclado, un ratón y un adaptador WIFI USB.
  2. La descarga de Ubuntu 16.04.1 LTS
    (!) Hoy (FEB18) gracias a las pruebas que está haciendo el profesor Tomás de Camino, vimos que ya la versión de Ubuntu 16.04.1 no está disponible en el enlace oficial que trae la guía de quick start de Intel, sino que fue reemplazada por la 16.04.2. Aunque en la buena teoría deben funcionar igual, en caso de experimientar algun problema con el setup acá les dejamos el enlace oficial a esa versión: 
    http://old-releases.ubuntu.com/releases/xenial/ubuntu-16.04.1-desktop-amd64.iso
  3. La creación de un USB Stick de instalación
  4. La instalación del Ubuntu en el UP Board
  5. La actualización del sistema operativo incluyendo el KERNEL de linux optimizado para el Upboard
    (!) En este paso puede que se necesite configurar los servidores APT de Ubuntu para que use los servidores en Estados Unidos (no en Costa Rica) ya que en CR no están los paquetes de ROS. Para esto se abre el menú de búsqueda de Ubuntu y se digita “Software Updates” y en la casilla “Download From” se selecciona “Server from United States”image
  6. La actualización del software de Real Sense
  7. La instalación del sistema ROS en su versión Kinetic
    (!) ROS es un “meta-sistema operativo” de código abierto para robots, desarrollado por la fundación de robótica de código abierto. Para aprender más sobre ROS pueden seguir este enlace http://wiki.ros.org/ROS/Introduction
  8. Ejecución de un “Nodelet” de ROS para la cámara Realsense R200
  9. La ejecución del programa “RVIZ” para visualización 3D
  10. ¡a celebrar carajo!

Si, eso es todo por ahora.

Intel UPBoard y el kit de robótica Real Sense

69c570f4-7821-42da-a8b7-c0d23bf1b202Esta semana nuestra investigación dio un giro inesperado al encontrarnos por primera vez con una pequeña maravilla que desconocíamos: el kit de robótica Real Sense de Intel, que está basado en un dispositivo (diríamos “compentencia” del Raspberry PI) denominado UP Board.

[Actualización 2/20/2017] El UP Board es un dispositivo fabricado por la empresa AAEON que usa tecnología Intel y está optimizado para las cámaras Real Sense de Intel.

Afortunadamente pudimos conseguir uno de estos kits en la tienda de Intel antes de que se agotaran. Esperamos que pronto estén de vuelta.

El kit que se vende por aprox. $350 más gastos de envío e impuestos, contiene una tarjeta Up Board que prácitcamente del mismo tamaño que una Raspberry PI 3, con 32GB de storage eMMC, 4 GB de memoria RAM de alta velocidad y un procesador Intel Atom de 4 núcleos 1.92 GHz y GPIO de 40 pines y fuente de poder (5V 4A). (Especificación completa)

Siendo que la cámara Real Sense se consigue por $170, la tarjeta UP Board con 4GB RAM, 32GB Storage, nos sale costando aproximadamente $180, más un dongle wifi que necesitamos para conectarlo a Internet ($20)

Pero no nos confundamos; pusimos “competencia” entre comillas por que ¡esta cosa realmente vuela! Pienso que el precio está justificado por el desempeño que presenta y la facilidad con que lo pudimos poner en operación.

Viene optimizado y preparado para correr Ubuntu Linux (tal cual se descarga del sitio de Cannonical), trae un USB3.0  optimizado para la cámara Real Sense R200  que conforma el kit y otros cuatro puertos USB 2.0 más.

Mi experiencia echando a andar este pequeño monstruo fue realmente placentera. Fue cuestión de preparar un USB Stick con una imagen de Ubuntu, bootearlo en el dispositivo e instalar.

Luego de eso instalamos algunas librerías muy interesantes que estaremos detallando pronto en nuestra siguiente entrega, tales como ROS (robot operating system), OpenCV Apps, Optimizaciones del Kernel de Linux para el upboard, etc.

A este punto pudimos instalar todas las librerías necesarias, e incluso instalar y correr Netbeans 8.2 sin ningun impacto en el desempeño del dispositivo.

 

 

Intel Edison – Análisis de Datos con Lenguaje “R” mediante UBILINUX (nota rápida)

IMG_20170120_183547Durante 2016 hicimos varios proyectos interesantes con Intel Edison.

Uno de ellos fue un proyecto de colaboración con nuestros colegas de UNED en la investigación de sonido ambiente mediante tecnologías IoT.

Una de las cosas más interesantes que pudimos experimentar fue esta idea de hacer análisis de grabaciones de sonido mediante la plataforma Intel Edison y el lenguaje de “Machine Learning” llamado “R”

Esperamos detallar más aun el proceso en próximas entregas. Por lo pronto les dejamos con un tutorial de Sparkfun sobre cómo instalar UBULINUX, una versión de LINUX para IoT basada en DEBIAN en el Edison. La ventaja de esto es que se puede usar el sistema de paquetes APT-GET para instalar el lenguaje “R”

https://learn.sparkfun.com/tutorials/loading-debian-ubilinux-on-the-edison

Pese a que los desarrolladores de UBILINUX se lamentan de no tener soporte suficiente para esta herramienta; creo que vale la pena probar y ayudar un poco a generar ese ecosistema.

Intel Joule – Primeros Pasos

___fadd2efe-349e-4ec3-b03e-b6fbd6b6ebfe-imageId=0a6ed59a-7a19-4839-b801-9691e0c0ae4a (1)En nuestra publicación anterior hicimos un breve recorrido sobre las especificaciones del Joule de Intel, una tarjeta de desarrollo pensada para adentrarnos en el mundo de las aplicaciones de alta demanda computacional en dispositivos pequeños, ya sea vestibles o de tamaño reducido; especialmente sistemas de análisis de imágenes 3D de cámaras Intel Real Sense.

En esta ocasión iremos paso a paso por los tutoriales de Intel sobre cómo empezar a desarrollar soluciones en esta magnífica plataforma.

Para esto nos basaremos en la guía de usuario suministrada por el fabricante mientras tratamos de resumir y enfocarnos en los aspectos más importantes.


1 Materiales Requeridos

Comencemos por los diferentes materiales que serán necesarios para nuestro primera incursión funcional.

  1. Una Plataforma de Desarrollo Intel Joule 570x (enlace)
  2. Un disipador de calor (suministrado con la plataforma)
  3. Fuente de poder 12V, 3A (En este tutorial nosotros usamos una de 12V, 2A) conector de barril de 5mm con centro positivo de 2.1mm
  4. Cable micro-USB tipo B para la comunicación serial con el dispositivo (cable no incluido en el kit). Es el tipo de cable con que actualmente cargamos los telefonos Andriod.
  5. Teclado USB. Nosotros utilizamos un teclado inalámbrico con ratón marca Microsoft sin mayor problema.
  6. Cable HDMI macho estándar a macho conector micro
  7. USB Hub: Opcionalmente un concentrador USB (hub) con suministro eléctrico independiente (en caso de querer conectar dispositivos que demanden más de 900mA)
  8. Bluetooth: Opcionalmente también se pueden conectar dispositivos de teclado y ratón vía Bluetooth.
  9. Computador Anfitrión: Se necesitará un computador para programar el Joule.
    • Para actualizar el BIOS del Joule será necesario un computador anfitrión con sistema operativo Windows 8, 8.1 o Windows 10.
    • El sistema operativo que se vaya a utilizar en el Joule introduce algunas dependencias en el computador anfitrión que se use para programarlo. Así, si se utiliza LINUX de referencia que provee Intel o si se utiliza Ubuntu para IoT, se puede usar un computador anfitrión con sistema operativo Windows, Linux o Mac. Pero si el sistema operativo del Joule es Windows IoT, el computador anfitrión deberá estar equipado con sistema operativo Windows 10 y demás especificaciones de Microsoft descritas acá.

2 Ambientes de Desarrollo de Intel

El Intel Joule se puede programar de muy diversas formas. Intel recomienda usar alguno de los siguientes sistemas para programara la plataforma:

  1. Intel System Studio IoT Edition para Windows, Mac, o Linux en  caso de querer programar la plataforma mediante lenguajes como C/C++ o Java. Nótese Intel System Studio para Linux requiere Ubuntu 16.04 LTS como sistema operativo anfitrión en 64bit.
  2. Intel XDK tambien para Windows, Mac o Linux, en caso de querer programar la plataforma con NodeJS

(!) En esta publicación utilizaremos Intel XDK tanto en un anfitrión Linux (Mint 18) como en Windows 10.


3 Requisitos para Instalación del Sistema Operativo del Joule

La plataforma Intel Joule trae de fábrica una versión optimizada del sistema operativo LINUX. Se recomienda actualizarla ya sea a la imagen más reciente o a alguna versión de Ubuntu Desktop o de Windows for IoT.

Dicha actualización requiere:

  1. Flash Drive de tipo USB 3.0 con 16GB de capacidad conectado a un USB HUB con alimentación independiente. Puede ser USB 2.0 pero la transferecia de datos tendrá una tardanza notoria.
  2. Tarjeta MicroSD de 16GB (puede usarse un Flash Drive adicional si se trata del LINUX de referencia)
  3. El computador anfitrión deberá tener capacidad de leer la tarjeta del punto #2 anterior.
  4. Instrucciones (En inglés) para la actualización del sistema operativo

4 Ensamblando la Plataforma de Desarrollo

Este enlace provee instrucciones muy completas y sencillas sobre cómo preparar / ensamblar los diferentes elementos de la plataforma desarrollo. Se incluyen en dicho enlace pasos importantes como:

  1. Instalación del disipador de calor
  2. Antenas
  3. Instalación de espaciadores

5 Sobre el sistema operativo de la plataforma

En este enlace se describe en detalle las principales opciones de sistema operativo las cuales incluyen:

  1. Ubuntu Desktop 16.04 LTS
  2. Ubuntu Core 16.04 LTS
  3. Windows 10 IoT Edition
  4. Linux de referencia para IoT

6. Actualizando el BIOS

Un primer paso importante en el uso de Joule consiste en actualizar el BIOS. Es el software que orquesta ya carga del sistema operativo y otras funciones de entrada/salida.

El procedimiento es realmente sencillo, nos ha tomado unos 20 minutos en realizarlo. Se describe en este enlace:

https://software.intel.com/en-us/flashing-the-bios-on-joule


7. ¿Qué sigue?

En nuestra siguiente entrega estaremos explorando la instalación de Windows 10 for IoT en el Joule.

Robot de dos llantas + acelerómetro/giroscópio > Una experiencia de Aprendizaje

robot-willieResumen

Les confieso que esta es mi primera publicación; por pura insistencia de mi editor estamos acá escribiendo. En esta primera entrada discutiremos mi experiencia en Intel en la investigación de cómo programar un robot de dos ruedas mediante diversos micro-c0ntroladores, incluyendo el S4A-EDU, Arduino UNO, Aruduino 101 y Sparkfun Thing.

Detalle

A principios de este año 2017. tuve la bendición de poder pasar unos días en Intel en una experiencia “ad-hoc” de aprendizaje de tecnología, investiación, desarrollo, auspiciada por el Centro de Innovación de Intel y por José Núñez.

En esta experiencia pudimos explorar las diferentes reacciones que que tenia el robot cuando instalábamos diferentes programas (en ARDUINO IDE) con  diferente controladores para realizar rutinas como por ejemplo: movilidad hacia adelante y atrás, movimientos con giros con duración específica y también pudimos ver funcionar el acelerometro y giroscópio del chip Intel Curie.

En el fondo nos concentramos en tratar de entender cómo hacer que se mueva el robot (descrito acá) en distintas direcciones y cómo hacer que este pueda tener un movimiento rectilineo preciso, controlado utilizando el giroscopipo disponible en el Intel Curie.

Experiencia con el Acelerómetro de Intel Curie

Comenzamos aprendiendo sobre las diferentes funciones del Intel Curie. Para esto realizamos diversos experimentos descritos en este artículo de Jose Nunez acá en CostaRicaMakers.com.

La verdad me resultó sencillo de utilizar y muy útil para aprender a hacer las lecturas de los diferentes sensores (acelerómetro y giroscópio) y la utilización de las funciones de Blue Tooth Low Energy (BLE)

Experiencia con el Robot de dos llantas y el controlador S4-EDU

La verdad es que comencé con esta experiencia con altas expectativas de lo que podría aprender y hacer. Al principio el primer problema que enfrenté fue aprender un poco de programación, creo que tengo un largo camino por recorrer en esta área.

El robot en sí permite realizar movimientos de manera muy versatil gracias a su sistema de dos llantas independientes sobre las que podemos controlar dirección individual y velocidad.

Como mencioné antes fuimos probando diversos controladores, comenzando por el original del kit del robot (el S4A-EDU) que cuenta con un circuito muy interesante denominado “Puente H” (H-Bridge) que nos permite controlar la dirección y velocidad de los motores.

Una vez que pudimos hacerlo moverse usando el controlador original (S4A-EDU) nos dimos a la tarea de reemplazar dicho controlador (parcialmente) con un ARDUINO101 que como dijimos tiene sensores de movimiento (acelerómetro y giroscopio). Para esto pudimos facilmente desconectar el puente H del S4A-EDU y conectarlo al ARDUINO 101.

Como dije antes, el principal reto que enfrentamos fue la programación. Realizamos diferentes tipos de programa usando el ambiente integrado de desarrollo (IDE) de ARDUINO.

Una vez controlado por el ARDUINO 101 para realizar los movimientos básicos, el siguiente reto era comenzar a utilizar el giroscopio para leer cuanto se desviaba hacia un lado u otro el robot al caminar en una misma dirección. Para poder extraer los datos (que son muchos) de las lecturas del giroscopio, tratamos inicialmente de subirlos por WiFi a un servidor en Internet. Pare este fin introducimos un controlador más: el SPARKFUN THING.

La programación del SPARKFUN THING es algo “truculenta” ya que requiere una interfase serial para conectar la laptop donde uno escribe el programa y subirla al micro-controlador. Intentamos con un cable tipo FTDI, pero no tuvimos suerte. En resumen no funcionó por que el cable que teníamos no cuenta con línea DTR… (eso me queda pendiente de entenderlo mejor). Al día siguiente conseguimos otra interfase denomiada “FOCA V1.2” la cual permite comunicación serial con diversas opciones, con y sin línea DTR, a diferentes voltajes (3V, 5V) etc.

Ahora bien, subir datos por via WiFi a un servidor en Internet, el tiempo minimo que toma son 3 o 4 segundos… y el giroscopio generaba datos cada 200ms o menos… o sea, no nos servía la opción del WiFi… fue entonces cuando decidimos cambiar la solución. En vez de guardar los datos en Internet nos avocamos a graficarlos en mi celular usando una conexion Bluetooth Low Energy (del ARUDINO 101). Para esto fue necesario instalar una app en mi celular denominada nRF Toolbox descrita en el artículo mencionado sobre ARDUINO 101.

En este punto logramos que el robot se moviera en una misma dirección durante dos segundos y graficar durante ese tiempo las lecturas del giroscópio cada 200ms.

Control de Velocidad

Aprendí que la velocidad del robot se puede controlar mediante un método que se llama PWM (Pulse Width Modulation) y la idea es utilizar ese principio para ajustar la velocidad de cada rueda para compensar micro-desviaciones del movimiento rectilineo que queriamos lograr. Desafortunadamente no nos dio tiempo de implementar esa parte correctiva.

Conceptos Relacionados

Quiero listar acá algiunos conceptos que me parece importante profundizar en el futuro para mi propio aprendizaje en el área de robótica, tecnología y mecatrónica:

  • Variables y Constantes
  • Funciones y Métodos
  • Pasos e Instrucciones
  • Condicionales
  • Vibración
  • Frecuencia
  • Ancho de Pulso
  • Voltaje
  • Corriente/Amperaje

Agradecimientos

Quiero agradecer a el Señor Jose Núñez por permitirme esta oportunidad de estar en Intel aprendiendo mediante estos experimentos. Sinceramente me ha servido de mucho, tanto para mis estudios como para mi futuro.