Sensores

UltiBot utiliza 8 sensores infrarrojos muestreados por el ADC de 12 bits del STM32F401 mediante DMA circular. El procesamiento se ejecuta en la ISR del SysTick a 1 kHz.

Hardware de Sensores

Array de 8 sensores

Sensor	Tipo	Modelo	Canal ADC	Pin
Línea izquierda	Reflectivo IR	QRE1113	CH7	PA7
Izquierda	Distancia IR	SHARP GP2Y0E03	CH6	PA6
Ángulo izquierda	Distancia IR	SHARP GP2Y0E03	CH3	PA3
Frontal izquierda	Distancia IR	SHARP GP2Y0E03	CH5	PA5
Frontal derecha	Distancia IR	SHARP GP2Y0E03	CH2	PA2
Ángulo derecha	Distancia IR	SHARP GP2Y0E03	CH4	PA4
Derecha	Distancia IR	SHARP GP2Y0E03	CH1	PA1
Línea derecha	Reflectivo IR	QRE1113	CH0	PA0

Disposición física

Los 6 sensores SHARP cubren un arco de ~180° en el frontal del robot. Los 2 sensores QRE1113 están en la parte inferior para detectar el borde blanco del dohyo.

Cadena de Procesamiento

flowchart TD
    ADC[ADC1 12-bit<br/>8 canales] -->|"DMA2 Stream0<br/>Circular"| RAW["sensors_raw<br/>volatile uint16_t[8]"]
    RAW --> SYSTICK["SysTick ISR<br/>1 kHz"]
    SYSTICK --> FILTER["Filtro media móvil<br/>20 muestras"]
    FILTER --> CAL{CALIBRACIÓN}
    CAL -->|"Sensor de línea"| LINE["Umbral fijo<br/>LINE_SENSOR_THRESHOLD<br/>2500 -> 4096 / 0"]
    CAL -->|"Sensor de rival"| RIVAL["Clamp a RIVAL_SENSOR_MAX<br/>2600"]
    LINE --> DEBOUNCE_L["Debounce digital<br/>20 muestras consecutivas"]
    RIVAL --> DEBOUNCE_R["Debounce digital<br/>75 muestras consecutivas"]
    DEBOUNCE_L --> DIGITAL[sensors_digital]
    DEBOUNCE_R --> DIGITAL
    DIGITAL --> POSITION["Cálculo de posición<br/>centroide ponderado"]

Parámetros de Configuración

Parámetro	Valor	Descripción
NUM_SENSORS	8	Sensores totales
NUM_SENSORS_LINE	2	Sensores de línea
SENSORS_FILTER_COUNT	20	Muestras de la media móvil
SENSOR_DIGITAL_COUNT	75	Muestras para debounce rival
SENSOR_LINE_DIGITAL_COUNT	20	Muestras para debounce línea
RIVAL_SENSOR_THRESHOLD	1400	Umbral mínimo detección rival (~1.13V)
RIVAL_SENSOR_CLOSE_THRESHOLD	2300	Umbral rival cercano (~1.85V)
RIVAL_SENSOR_MAX	2600	Saturación máxima (~2.09V)
LINE_SENSOR_THRESHOLD	2500	Umbral detección línea (~2.01V)

Filtro de Media Móvil

Cada sensor mantiene un buffer circular de 20 lecturas raw. En cada tick del SysTick se calcula el promedio:

\[sensors\_filtered[s] = \frac{1}{SENSORS\_FILTER\_COUNT} \sum_{i=0}^{19} filter\_buffer[s][i]\]

Calibración

Sensores de rival (SHARP)

Los valores filtrados se saturan a RIVAL_SENSOR_MAX (2600) si lo superan, y se ponen a 0 si están por debajo de RIVAL_SENSOR_THRESHOLD (1400):

if (filtered >= RIVAL_SENSOR_THRESHOLD)
    calibrated = min(filtered, RIVAL_SENSOR_MAX)
else
    calibrated = 0

Sensores de línea (QRE1113)

La calibración es binaria: se compara con LINE_SENSOR_THRESHOLD (2500). Si se supera, el valor calibrado es LECTURA_MAXIMO_SENSORES_LINEA (4096); si no, LECTURA_MINIMO_SENSORES_LINEA (0).

Nota: get_sensor_raw() invierte la lógica para los sensores de línea, restando de 4096. Esto significa que un valor alto de ADC (superficie reflectante = línea blanca) produce una lectura cercana a 0 después de la inversión.

Detección Digital con Debounce

Para considerar un sensor como "activo", se requiere que el valor calibrado supere el umbral durante N muestras consecutivas:

Sensor	Muestras requeridas
Rival (SHARP)	75 (~75 ms)
Línea (QRE1113)	20 (~20 ms)

Si el valor cae por debajo del umbral, el conteo se reinicia a 0 y el sensor se considera inactivo inmediatamente.

Estimación de Posición del Rival

La posición se calcula como el centroide ponderado de los sensores activos (sensores 1 a 6, excluyendo los de línea):

\[position = \frac{\sum w_i \cdot RIVAL\_SENSOR\_MAX}{\sum RIVAL\_SENSOR\_MAX} - 350\]

Donde \(w_i\) es el índice del sensor (1 a 6) multiplicado por 100. La constante 350 centra la posición en 0.

Nota: Actualmente la ponderación usa RIVAL_SENSOR_MAX (constante) en lugar del valor calibrado real del sensor. Esto produce una estimación basada solo en qué sensores están activos (binario), no en la intensidad de la señal. Ver SS-01.

Rango de posición

Posición	Significado
-250	Rival detectado solo en sensor izquierdo
0	Rival centrado (o no detectado)
+250	Rival detectado solo en sensor derecho

Detección de Rival

Rival cercano

Se activa cuando cualquier sensor frontal o angular supera RIVAL_SENSOR_CLOSE_THRESHOLD (2300). No tiene debounce.

Rival detectado

La función is_rival_detected() aplica un debounce de 150 ms en la activación: el rival debe estar presente de forma continua durante al menos 150 ms. La desactivación es inmediata cuando los sensores dejan de ver al rival.

Nota: El debounce es asimétrico — 150 ms para activar, 0 ms para desactivar. Ver SS-02.

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Documento generado el 2026-06-30. Ver también Hardware, Movimiento, Control.