RobPi autonomní robot



Podobné dokumenty
Jízda po čáře pro reklamní robot

Robotická ruka. Lukáš Fotr a Jaroslav Karban. Integrovaná střední škola, 2. ročník Kumburská 846, Nová Paka

Středoškolská technika Autonomně řízený model auta

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

Obsah. O autorovi 11 Předmluva 13 Zpětná vazba od čtenářů 14 Errata 14

Chytkarobot. Karel Chytra. Vyšší odborná škola, Střední škola, Centrum odborné přípravy Budějovická 421 Sezimovo Ústí

DIGITÁLNÍ ODPALOVACÍ PULT

Popis vývodů desek, jejich zapojování a spárování robota

PIC PROGRAMÁTOR Milan Obrtlílk 4. ročník SŠPH Uh. Hradiště

Témata profilové maturitní zkoušky

EduKitBeta Uživatelská příručka

Témata profilové maturitní zkoušky

Kódový zámek k rodinnému domu

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Souborná zkouška z odborných elektrotechnických předmětů (elektronická zařízení, elektronika)

Řídicí jednotka DOMIS

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

ŘÍZENÍ MECHANICKÝCH ZAŘÍZENÍ

Mikrokontroléry. Doplňující text pro POS K. D. 2001

Universální CNC stolní vrtačka

Projekt BROB B13. Jízda po čáře pro reklamní robot. Vedoucí projektu: Ing. Tomáš Florián

Mikropočítačová vstupně/výstupní jednotka pro řízení tepelných modelů. Zdeněk Oborný

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Hrabákova 271, Příbram. III / 2 = Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Středoškolská technika Robot MEDVĚDÁTOR

Univerzální jednočipový modul pro řízení krokových motorů

Projekt BROB. Základy robotiky. Téma: Digitální časomíra. Vedoucí projektu: Tomáš Jílek

Středoškolská technika 2016 SOUŘADNICOVÁ FRÉZKA

Návrh konstrukce odchovny 2. dil

Průmyslové roboty a manipulátory, průmyslové počítače, PLC, řídicí systémy a operátorské panely

Středoškolská technika 2017 CADETCAR

Climbing Robot. Václav Michal. SŠ AGC a.s Rooseveltovo nám. 5, Teplice

LED veřejné osvětlení. S Y S T É M Ř Í Z E N Í VisioSmartDIMM

Srovnání kvality snímání analogových veličin řídících desek se signálovým procesorem Motorola DSP56F805. Úvod. Testované desky

Autonomní dvouprocesorové vozidlo s naváděcím systémem a analýzou obrazu

Příloha č. 1. Software pro prototyp mikroprocesorově řízeného ohřevu aktivních vložek využívající moderních polovodičových prvků

Příloha č. 1. Prototyp mikroprocesorově řízeného ohřevu aktivních vložek využívající moderních polovodičových prvků. (popis jednotlivých bloků)

Driver pro ovládání DALI zařízení z řídicích jednotek Neets

Bezdrátový přenos signálu v reálné aplikaci na letadle.

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

26-41-M/01 Elektrotechnika

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ /14

Inteligentní domácnost

Vysoká škola Báňská. Technická univerzita Ostrava

Rozšiřující desce s dalšími paralelními porty Rozšiřující desce s motorkem Elektrickém zapojení Principu činnosti Způsobu programování

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY. OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis

Elektronická stavebnice: Deska s jednočipovým počítačem

APLIKACE MIKROKONTROLÉRŮ PIC32MX

Bakalářská práce Realizace jednoduchého uzlu RS485 s protokolem MODBUS

Autonomní snímací jednotky řady SU104*

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Hrabákova 271, Příbram. III / 2 = Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Samořízené auto na autodráhu

Zařízení pro měření teploty, atmosférického tlaku a nadmořské výšky

EduKit84. Výuková deska s programátorem pro mikrokontroléry PIC16F84A firmy Microchip. Uživatelská příručka

PIC16F88 IR modulátor 38kHz (Master) Posuvný Registr +8LED H-Mustek PIC16F88 (Slave) IR prijímac SFH-5110

Sériový programátor SI Prog

Zadání semestrálního projektu PAM

LC oscilátory s transformátorovou vazbou

FEL ČVUT Praha. Semestrální projekt předmětu X31SCS Struktury číslicových systémů. Jan Kubín

Programovatelný časový spínač 1s 68h řízený jednočip. mikroprocesorem v3.0a

BROB Projekt Robot: Mini Sumo. Spolupracovali: Brázdil Jan Davídek Daniel Dvořák Michal Bortlík Pavel Kozelek Jiří Kunz Jan

Středoškolská technika Stratosférická sonda

Témata profilové maturitní zkoušky

Návrh a realizace regulace otáček jednofázového motoru

Teplotní profil průběžné pece

Činnost CPU. IMTEE Přednáška č. 2. Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus

Uživatelská příručka

FREESCALE TECHNOLOGY APPLICATION

TIO. výkonový člen systému TQS. 1x přepínací kontakt relé. 1x vstupní kontakt. komunikace RS září 2004 w w w. p a p o u c h.

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Zvyšující DC-DC měnič

Automatic Home System

Návod na použití Dveřní jednotka DJ 1T KEY Stránka 1

FPGA + mikroprocesorové jádro:

BEZDRÁTOVÉ ZABEZPEČOVACÍ ZAŘÍZENÍ

Pojistka otáček PO 1.1

Témata profilové maturitní zkoušky

Měření teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu s přenosem dat přes internet a zobrazování na WEB stránce

PŘIJÍMAČ DÁLKOVÉHO OVLÁDÁNÍ FLOXR

Principy komunikace s adaptéry periferních zařízení (PZ)

Stopař pro začátečníky

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma. Základní charakteristika a demonstrování základních principů měření veličin

Infračervené tykadlo pro robota. Milan Horkel

BROUK ROBOT KSR6. Stavebnice. 1. Úvod a charakteristika. 2. Seznam elektronických součástek

Fyzikální laboratoř. Kamil Mudruňka. Gymnázium, Pardubice, Dašická /8

ESII Roletová jednotka

Maturitní témata - PRT 4M

DIGI Timer 8 8 kanálové stopky se záznamem dat

Krokové motory. Klady a zápory

Vysílač: vypínač a stmívač dotykový, 1 zóna, inteligentní, radiový RF přenos Spolupracuje s inteligentními přijímači TRE-P a TRE-P

Vzdálené ovládání po rozvodné síti 230V

LC oscilátory s transformátorovou vazbou II

Mikrokontrolery. Úvod do obvodů Atmega 328 a PIC16F88

Stack Match neboli dělič výkonu pro 144 MHz

ETC Embedded Technology Club setkání 6, 3B zahájení třetího ročníku

TW15 KONCOVÝ PRVEK MSKP. Popis výrobku Technická data Návod k obsluze. Technologie 2000 s.r.o., Jablonec nad Nisou

ETC Embedded Technology Club 10. setkání

Pohyb holonomního robota bludištěm

SKARAB ROBOT KSR5. Stavebnice. 1. Úvod a charakteristika. 2. Seznam elektronických součástek

CP1L. » Rozšíře n é f u n kce ří z e n í p o h y b u. » R y c h l é z p r a c o v á n í d a t. » S n a d n é p ři p o j e n í a ko m u n i k a c e

Transkript:

Středoškolská technika 2014 Setkání a prezentace prací středoškolských studentů na ČVUT RobPi autonomní robot Miroslav Konečný SPŠ sdělovací techniky Panská 3, Praha 1 Rozhodl jsem se navrhnout a zkonstruovat průzkumné vozítko, které bude schopné se autonomně pohybovat v domácím prostředí, v době mé nepřítomnosti. Vozítko jsem nazval RobPi. Pro realizaci jsem použil procesor PIC16F887, na který jsou napojeny detektory překážek. RobPi je schopen po sériovém portu komunikovat s RaspberryPi, na kterém běží webový server. Webový server umožňuje uživateli komunikovat s robotem, nastavovat jeho periferie a ovládat jeho kameru tzn.: human interface device [HID]. Toto však není součástí zadání dlouhodobé maturitní práce, a proto se tím nebudu podrobně zabývat v dokumentaci. Pokud chceme řídit robota, potřebujeme k tomu vhodný mikroprocesor. Měl by podporovat rozhraní RS232, abychom s ním mohli komunikovat. Dále by měl být vyroben v pouzdru s co nejvíce vývody, pro možnost připojení vícero čidel, a určitě by měl být vybaven i jinými sběrnicemi I2C, SSP pro možnosti dalšího rozšíření HW. Je nutný vhodný výběr čidel a to s ohledem na prostředí, ve kterém bude robot pracovat. S tím souvisí i výběr pohonu a podvozku robota. Podle nároků pohonného subsystému je zapotřebí zvolit i správný zdroj elektrické energie. Po důkladném prostudování a zvážení všech kladů a protikladů různých konstrukcí, jsem se rozhodl, vyrobit konstrukci vlastní. Nejprve jsem si konstrukci navrhl v grafickém editoru Google Sketchup. Navržená konstrukce má jednoduchý tvar a je dostatečně velká, aby se do ní vešly veškeré komponenty. Vnitřní rozměry: Délka 35 cm Šířka v nejširším místě 15 cm Šířka v nejužším místě 10 cm 1/6

Použitý materiál: - 2 mm hliníkový plech - L profil z duralu - Konstrukce je spojena pomocí nýtů Obr. 1: Vlastní návrh podvozku Veškerý použitý materiál na výrobu podvozku je vysoce vodivý. Proto je nutná řádná izolace od elektrických komponentů. Dno podvozku jsem proto izoloval černou nevodivou folií o tloušťce 4 mm. 2/6

Obr. 2: Realizace vlastního podvozku Pohon obstarává dvojice stejnosměrných motorů a převodovek, které jsem zakoupil jako náhradní díly k RC tanku. Stejnosměrné motory jsou praktickou a levnou volbou. Ozubená kovová kolečka u převodovek zaručují nízké opotřebení. Požadavky na řídící mikroprocesor: Paměť programu : 4K Paměť dat : 256 Sběrnice : USART, SSP, I2C Počet vstupů/výstupů : 25 A/D převodník : ANO PWM : ANO Časovače : 3 Frekvence : 20MHz Obr. 3: Zakoupená převodovka Bez dlouhého uvažovaní jsem zvolil PIC16F887. Je založen na stejné architektuře, jako PIC16F88, se kterým jsem se již setkal ve škole. Všechny jeho parametry jsou dostačující a je vybaven všemi periferiemi, které potřebuji. 3/6

Výběr čidel detekujících překážku Hlavními kritérii při výběru čidel byly: Cena Jednoduchost (je/není překážka) Rozměry Obr. 4: Mikroprocesor Obr. 5: IR dioda Parametry: Cena: 5,- Kč Infračervená LED Vlnová délka 940nm Vyzařovací úhel 20 Vhodný zdroj signálu pro SFH5110 Průměr 5mm Napájení 10-20mA 4/6

Obr. 6: IR přijímač Parametry: Cena: 25,-Kč Infračervený přijímač Novější náhrada za SFH506 Úhel příjmu 100 horizontálně, 60 vertikálně Vhodný k detekci soupeře či překážek, komunikaci s PC, ovládání robota Vyžaduje zdroj IR signálu modulovaného 36kHz (IR-LED nebo dálkové ovládání) Rozměry 6x6x5mm Napájení 5V/1.3mA Výstupem je logický signál Výběr vhodného ovládání pohybu Možné řešení je kombinace tranzistoru s relé. Tranzistor by zapínal/vypínal chod motoru a relé by určovalo směr jízdy. Výhodou tohoto zapojení jsou pouze 2 součástky na motor, což velmi zlevní náklady a uvolní místo na plošném spoji. Odhadovaná cena je přibližně 50,- Kč. Toto je pro mě ideální řešení, a proto jsem si ho vybral. Nijak mě neomezuje doba sepnutí cívky relé, která je přibližně 120ms, jelikož relé bude měnit pouze polaritu na motoru. Obr. 7: Blokové schéma zapojení relé a motorů 5/6

Vlastnosti autonomního režimu Pokud má robot reagovat na překážky či předměty, musí být naprogramován tak, aby se řídil třemi základními pravidly robotiky: 1. Robot nesmí ublížit člověku nebo svou nečinností dopustit, aby bylo člověku ublíženo. 2. Robot musí poslechnout člověka, kromě případů, kdy je to v rozporu s prvním zákonem. 3. Robot se musí chránit před poškozením, kromě případů, kdy je to v rozporu s prvním nebo druhým zákonem. Autonomní režim pohybu neznamená správně vyhodnotit překážku a patřičně změnit směr jízdy tak, aby nedošlo ke střetu, ale jedná se o mnohem propracovanější stavbu programu. Zde je možno hovořit o jednoduché inteligenci. Pokud RobPi zaznamená překážku, nejdříve si uloží do paměti, kterými čidly ji zaznamenal. Poté z pravdivostní tabulky vyčte řešení dané situace a následně změní směr jízdy. Dále vyhodnotí, zda nově zaznamenaná situace mu pomohla se vyhnout původní překážce. Pokud zaznamená z paměti, že se dostal do komplikovanější situace, kde je více překážek, znamená to, že špatně reagoval na danou předchozí situaci a veškeré údaje si uloží do paměti. RobPi sám dokáže vyhodnotit, že špatně zareagoval, a proto po nějaký Z čas bude používat změněnou pravdivostní tabulku, podle které se bude řídit. Tento druh inteligence se nazývá neuronová síť, která je řízena Hebbovým pravidlem učitel, žák. Já jako programátor, jsem naučil robota několik základních pravidel (pravdivostních tabulek) a on si jenom vybírá, která je pro něho lepší v dané situaci. Vše se snaží zapamatovat, aby věděl, jak se má zachovat příště. Programová část Celý program jsem vymýšlel tak, aby byl logický, jednoduchý a snadno pochopitelný. Zvolil jsem programovací jazyk C. Tento programovací jazyk však zpomaluje rychlost konání některých instrukcí, proto jsem přemýšlel, že některé pasáže programu napíši v assembleru. Nakonec jsem od tohoto kroku ustoupil a s rozmyslem jsem vybíral pouze instrukce v jazyku C, které jdou do assembleru lehce přeložit. Obr. 8: RobPi z levého boku 6/6