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Odometría con encoders

¿Qué es la odometría?

Section titled “¿Qué es la odometría?”

Analogía (contenido propio): si caminas con los ojos cerrados y cuentas tus pasos, sabes más o menos cuánto avanzaste aunque no veas nada. La odometría hace lo mismo con el robot: cuenta cuánto giraron sus ruedas para estimar cuánto se movió.

En FTC, ese conteo lo dan los encoders. ftc-docs define un encoder como un dispositivo que mide el desplazamiento rotacional alrededor de un eje. Un encoder incremental envía un “tick” por cada fracción de vuelta del eje. La mayoría de los motores legales de FTC traen un encoder de cuadratura integrado, compatible con el REV Hub (Control Hub o Expansion Hub). Ve dónde se conectan en Puertos del Control Hub.

Encoders en las ruedas de tracción vs. dead wheels

Section titled “Encoders en las ruedas de tracción vs. dead wheels”

Contenido propio: hay dos formas comunes de medir con encoders cuánto avanzó el robot.

  • Encoders en las ruedas de tracción: usan el encoder que ya trae el motor. No requieren hardware extra.
  • Dead wheels (ruedas muertas): son ruedas pequeñas, sin motor, que solo ruedan sobre el piso y tienen su propio encoder.

Explicación (contenido propio): las ruedas de tracción pueden deslizarse (al acelerar fuerte, al empujar a otro robot o sobre una superficie irregular). Cuando derrapan, el encoder cuenta vueltas que no se convirtieron en movimiento real. Una dead wheel no empuja al robot: solo sigue el movimiento, así que en principio se desliza mucho menos y su medición se acerca más a lo que el robot realmente se desplazó.

Cómo se lee un encoder

Section titled “Cómo se lee un encoder”

La posición acumulada del encoder se lee con getCurrentPosition(), que devuelve el número de ticks contados. En el sample oficial se usa así para mostrar la posición inicial en telemetría:

        // Send telemetry message to indicate successful Encoder reset
        telemetry.addData("Starting at",  "%7d :%7d",
                          leftDrive.getCurrentPosition(),
                          rightDrive.getCurrentPosition());
        telemetry.update();

Antes de leerlo, el sample reinicia el conteo y activa el modo que usa el encoder:

        leftDrive.setMode(DcMotor.RunMode.STOP_AND_RESET_ENCODER);
        rightDrive.setMode(DcMotor.RunMode.STOP_AND_RESET_ENCODER);


        leftDrive.setMode(DcMotor.RunMode.RUN_USING_ENCODER);
        rightDrive.setMode(DcMotor.RunMode.RUN_USING_ENCODER);

Ticks (counts) por vuelta

Section titled “Ticks (counts) por vuelta”

Los ticks por vuelta (counts per revolution) dependen de cada motor. ftc-docs indica que ese dato está en el sitio web del fabricante. Por eso el sample pide buscarlo ahí y no usar un número genérico.

De ticks a pulgadas

Section titled “De ticks a pulgadas”

Según ftc-docs, convertir pulgadas en counts de encoder depende de los counts por rotación (CPR) del motor y del diámetro de las ruedas. Así lo calcula el sample oficial (extracto textual):

    // Calculate the COUNTS_PER_INCH for your specific drive train.
    // Go to your motor vendor website to determine your motor's COUNTS_PER_MOTOR_REV
    // For external drive gearing, set DRIVE_GEAR_REDUCTION as needed.
    // For example, use a value of 2.0 for a 12-tooth spur gear driving a 24-tooth spur gear.
    // This is gearing DOWN for less speed and more torque.
    // For gearing UP, use a gear ratio less than 1.0. Note this will affect the direction of wheel rotation.
    static final double     COUNTS_PER_MOTOR_REV    = 1440 ;    // eg: TETRIX Motor Encoder
    static final double     DRIVE_GEAR_REDUCTION    = 1.0 ;     // No External Gearing.
    static final double     WHEEL_DIAMETER_INCHES   = 4.0 ;     // For figuring circumference
    static final double     COUNTS_PER_INCH         = (COUNTS_PER_MOTOR_REV * DRIVE_GEAR_REDUCTION) /
                                                      (WHEEL_DIAMETER_INCHES * 3.1415);

Qué significa cada constante:

  • COUNTS_PER_MOTOR_REV: ticks por vuelta del motor. 1440 es solo el ejemplo del sample (motor TETRIX); usa el valor de tu motor según su fabricante.
  • DRIVE_GEAR_REDUCTION: reducción entre motor y rueda. Por ejemplo, un engrane de 12 dientes moviendo uno de 24 da 2.0; sin engranes externos, 1.0.
  • WHEEL_DIAMETER_INCHES: diámetro de la rueda. Multiplicado por π (3.1415) da la circunferencia, es decir, lo que avanza la rueda en una vuelta.
  • COUNTS_PER_INCH: ticks por vuelta de rueda entre pulgadas por vuelta = ticks por pulgada.

Mover el robot X pulgadas

Section titled “Mover el robot X pulgadas”

El sample define un método encoderDrive que convierte pulgadas en una posición objetivo y deja que el controlador del motor llegue a ella con RUN_TO_POSITION. Este es el cálculo del objetivo (extracto textual):

            // Determine new target position, and pass to motor controller
            newLeftTarget = leftDrive.getCurrentPosition() + (int)(leftInches * COUNTS_PER_INCH);
            newRightTarget = rightDrive.getCurrentPosition() + (int)(rightInches * COUNTS_PER_INCH);
            leftDrive.setTargetPosition(newLeftTarget);
            rightDrive.setTargetPosition(newRightTarget);


            // Turn On RUN_TO_POSITION
            leftDrive.setMode(DcMotor.RunMode.RUN_TO_POSITION);
            rightDrive.setMode(DcMotor.RunMode.RUN_TO_POSITION);

Y así se usa para recorrer una ruta (extracto textual):

        // Step through each leg of the path,
        // Note: Reverse movement is obtained by setting a negative distance (not speed)
        encoderDrive(DRIVE_SPEED,  48,  48, 5.0);  // S1: Forward 47 Inches with 5 Sec timeout
        encoderDrive(TURN_SPEED,   12, -12, 4.0);  // S2: Turn Right 12 Inches with 4 Sec timeout
        encoderDrive(DRIVE_SPEED, -24, -24, 4.0);  // S3: Reverse 24 Inches with 4 Sec timeout

Cada llamada recibe la velocidad, las pulgadas para el lado izquierdo y el derecho, y un tiempo límite en segundos. Para ir en reversa se usa una distancia negativa, no una velocidad negativa.

En el giro (S2), cada lado recorre 12 pulgadas en sentidos opuestos. Esas 12 pulgadas no son un ángulo: cuántos grados gira el robot depende de qué tan ancho es, así que ese valor se ajusta probando.

Limitación honesta

Section titled “Limitación honesta”

La odometría con encoders no es 100% precisa. Los errores pequeños (deslizamiento, rebotes, ruedas desgastadas) se acumulan: entre más lejos se mueve el robot, más se aleja la estimación de la posición real.

Lo que la mejora, para guías más avanzadas:

  • IMU: mide la orientación del robot directamente. El Control Hub trae una integrada.
  • Dead wheels: ver la sección de arriba.
  • Road Runner: librería de la comunidad (no oficial de FIRST) para seguir trayectorias combinando estas mediciones. Queda fuera del alcance de esta guía.

Ver también

Section titled “Ver también”
Puertos del Control Hub Dónde se conectan los encoders y demás sensores.
Corriendo el programa Cómo compilar y ejecutar tu OpMode.

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