Автономит хөл бөмбөгийн ширээ: 5 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Төслийн гол зорилго нь хүний тоглогч робот өрсөлдөгчтэй тулгардаг Автономит Хөлбөмбөгийн Ширээний (AFT) ажлын загварыг дуусгах явдал байв. Тоглоомын хүний үүднээс авч үзвэл хөл бөмбөгийн ширээ нь энгийн ширээтэй маш төстэй юм. Хүний талд байгаа тоглогчдыг дөрвөн бариулаар удирддаг бөгөөд тэдгээр нь дотогшоо эргүүлж, эргүүлж, тоглогчдыг талбайн дагуу шугамаар хөдөлгөж, бөмбөгийг өрсөлдөгчийн хаалга руу өшиглөнө. Автономит тал нь дараахь зүйлийг агуулдаг. Вэбкамны зураг, хиймэл оюун ухааныг нэвтрүүлэх, микроконтроллертой харилцах Прототипийн төсвийн хязгаарлалт нь төслийг зарим удаашруулж, үйл ажиллагааг нь хамгийн бага хэмжээнд байлгасан. Тоглогчдыг өрсөлдөх чадвартай хурдтай хөдөлгөх мотор нь маш өндөр өртөгтэй байсан тул доод түвшний servo ашиглах шаардлагатай байсан боловч энэхүү хэрэгжилт нь зардал, цаг хугацаагаар хязгаарлагддаг байсан ч арааны харьцаа том байх тусам робот илүү хурдан тоглох боломжтой болно. Үүнийг хийх нь 500 долларын үндсэн үнээс илүү үнэтэй болно (цахилгаан хангамж, компьютергүй үнэ).

Алхам 1: Моторын хяналтын самбарыг угсрах

Хавсаргасан зургууд нь бүрэн хэлхээний схем бөгөөд моторын хяналтын самбарын эцсийн бүтээгдэхүүний зураг юм. Эдгээр шаардлагатай бүх эд ангиудыг ихэнх электроникийн томоохон дэлгүүрүүдээс худалдаж авах боломжтой (үүнд Digi-Key ба Mouser орно. Анхаарах зүйл бол энд ашигласан бүх эд анги нь нүхээр дамждаг байсан тул эд ангиудыг самбар дээр/талхны самбар дээр угсарч болно., эсвэл хавсаргасан ПХБ -ийн загварыг ашиглан хэд хэдэн гадаргууг холбох эд ангиудыг ашигласнаар хамаагүй жижиг багцыг бий болгож болно. Энэхүү загварыг хэрэгжүүлснээр бид моторын удирдлагыг 2 хэлхээ болгон хуваасан боловч үүнээс өөр давуу тал байхгүй. Кабелийн ямар ч схемийг ашигладаг. Жижиг цэнхэр самбар нь ХОУХ-ны хяналтын хэлхээг хэрэгжүүлдэг бөгөөд энэ нь үндсэндээ зөвхөн тусгай код бүхий цагтай PIC-12F юм.

Алхам 2: Servo мотор угсрах

Хоёр өөр төрлийн servo ашигладаг. Нэгдүгээрт, хажуугийн хөдөлгөөнийг Robotis Dynamixel Tribotix AX-12 гэсэн өндөр эргэлттэй дөрвөн servo-ийн бүлэг хянадаг. Эдгээр дөрөв нь нэг цуваа шугам дээр ажилладаг бөгөөд гайхалтай функцийг өгдөг. Өндөр эргүүлэх хүч нь эдгээр servos -ийг хажуу тийш шилжих хөдөлгөөнд өндөр тангенциал хурдыг өгдөг байдлаар чиглүүлэх боломжийг олгодог. Бид тус бүрдээ 10 орчим долларын үнэтэй Grainger -аас 3.5 инчийн араа, мөрийг олж чадсан. Серво нь моментийн хэт ачааллаас хамгаалах хамгаалалт, бие даасан servo хаягийн схем, хурдан харилцаа холбоо, температурын дотоод хяналт, хоёр талын харилцаа холбоо гэх мэт үйлчилгээ үзүүлдэг. Эдгээр servo-ийн сул тал нь үнэтэй бөгөөд тийм ч хурдан биш (араа араа өгөхөд тусалдаг). Тиймээс өшиглөх хөдөлгөөнийг хурдан хийхийн тулд Hitec HS-81-ийг ашигладаг. HS-81 нь харьцангуй хямд, өнцгийн хурд маш сайн, интерфэйс хийхэд хялбар байдаг (стандарт ХОУХ). HS-81 нь ердөө 90 градус эргэдэг (гэхдээ үүнийг 180 градусаар өөрчлөхийг оролдохыг зөвлөдөггүй). Нэмж хэлэхэд, хэрэв та servo -ийг өөрчлөх гэж оролдвол дотоод нейлон араа байдаг. Ийм өнцгийн хурдтай 180 градусын эргэдэг servo-ийг олохын тулд бүхэл бүтэн системийг дунд нягтралтай шилэн хавтан (БСХС) ба өндөр нягтралтай шилэн хавтан (HDF) -тэй холбосон байх нь үнэтэй юм. Энэ нь хямд өртөгтэй (6'x4 'хэмжээтэй цаасны хувьд ~ 5 доллар), огтлоход хялбар, бараг ямар ч гадаргуутай харьцах чадвараар сонгогдсон. Илүү байнгын шийдэл бол бүх зүйлийг нэг дор байлгахын тулд хөнгөн цагаан хаалт хийх явдал юм. ХОУХ -ны servo -ийг байрлуулсан эрэг бол зургаан өнцөгт самар бүхий нөгөө талын стандарт шураг (#10s) юм. Ойролцоогоор 3/4 урттай 1мм хэмжүүрийн шураг нь AX-12-ийг хоёр servo-ийг хооронд нь холбосон БСХС-д бэхэлдэг. Давхар үйлдэлтэй шургуулганд зам нь угсралтыг бүхэлд нь доош нь байлгаж, зам дагуу байрлуулна.

Алхам 3: Програм хангамж

Сүүлийн алхам бол машин дээр ашигласан бүх програм хангамжийг суулгах явдал юм. Энэ нь хэд хэдэн бие даасан код хэсгүүдээс бүрдэнэ:> Зураг боловсруулах компьютер дээр ажилладаг код> PIC-18F микроконтроллер дээр ажилладаг код> PIC-12F микроконтроллер тус бүр дээр ажилладаг код Зураг боловсруулахад суулгах хоёр урьдчилсан нөхцөл байдаг. PC. Зургийн боловсруулалтыг Java Media Framework (JMF) -ээр дамжуулан хийдэг бөгөөд үүнийг Sun -аар дамжуулан авах боломжтой. Мөн Sun -ээр дамжуулан авах боломжтой Java Communications API нь компьютер дээрх цуваа портоор дамжуулан моторын хяналтын самбартай холбогдоход хэрэглэгддэг. Java ашиглахын давуу тал нь ямар ч үйлдлийн систем дээр ажилладаг байх ёстой. Олон нийтийн санал бодлоос ялгаатай нь Java -ийн боловсруулалтын хурд тийм ч муу биш, ялангуяа үндсэн хэлхээний хувьд (алсын харааны анализ хийхэд бага зэрэг ашиглагддаг). Нэмж дурдахад хүснэгтийн тоймыг харааны хэлбэрээр байрлуулсан тул цэнхэр будгийн соронзон хальсыг ашиглан харааны тоймыг бүтээжээ. Компьютер бөмбөгийг дараалсан 10 фрэймд байрлуулж чадахгүй байгаа үед гол зорилго нь бүртгэгдсэн байдаг бөгөөд энэ нь бөмбөг тоглоомын талбайн гадна хаалганд унасныг илтгэнэ. Ийм зүйл тохиолдоход програм хангамж нь зорилгынхоо чиглэлээс хамааран өрсөлдөгчөө өөгшүүлэх эсвэл өөгшүүлэхийн тулд дууны байтыг эхлүүлдэг. Илүү сайн систем бол үүнийг хэрэгжүүлэх цаг бидэнд байгаагүй ч гоол руу унаж буй бөмбөгийг илрүүлэхийн тулд хэт улаан туяаны ялгаруулагч/мэдрэгчийн энгийн хослолыг ашиглах нь илүү дээр юм., энд. Java кодыг хөрвүүлэхийн тулд javac командыг ашиглана уу. PIC-18F ба PIC-12F кодыг Microchip-ийн MPLAB програм хангамжаар түгээдэг.

Алхам 4: Вэбкам холбох

Philips SPC-900NC вэбкамерыг ашиглахыг зөвлөдөггүй. Энэхүү камерын үзүүлэлтийг Philips -ийн инженер эсвэл борлуулалтын ажилтнууд хуурамчаар үйлдсэн. Үүний оронд ямар ч хямд вэбкамер үйлдлийн системээр дэмжигдсэн тохиолдолд л хийх болно. Линукс дээр вэбкамер ашиглах талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл энэ хуудсыг үзнэ үү. Энэхүү камерын загварын хувьд энэ тоо ердөө 5 фут гаруй болсон байна. Камерын бэхэлгээг барихын тулд бид аль ч томоохон тоног төхөөрөмжийн дэлгүүрт байдаг тавиурын тавиурыг ашигласан. Тавиурын тавиурууд нь ширээний дөрвөн өнцөг булан бүрээс дээш өргөгдсөн бөгөөд хөнгөн цагаан хаалт бүхий хөндлөн бэхэлгээтэй байна. Програм хангамж нь x ба y тэнхлэгийг хүснэгтэд нийцсэн гэж үздэг тул камерыг төвд байрлуулж, өнцгийн эргэлт хийхгүй байх нь маш чухал юм.

Алхам 5: Дүгнэлт

Холбогдох төслийн бүх файлыг энэ сайтаас татаж авах боломжтой. Сайтын ихэнх агуулгын нөөцийг эндээс миний хувийн вэб хост дээрээс олж болно. Үүнд маркетингийн дүн шинжилгээ, түүнчлэн бидний өөрчлөх зүйл, бидний анхны зорилго, ямар үзүүлэлтүүдийг олж авсан жагсаалт бүхий эцсийн тайлан багтсан болно. Энэхүү төсөл нь дэлхийн хамгийн өрсөлдөх чадвартай тоглогч байх зорилгогүй юм. Энэ бол ийм араатныг зохион бүтээхэд илүү их алхам хийхээс гадна маш хямд үнээр бүтээгдсэн ийм төрлийн роботын загварыг харуулах сайн хэрэгсэл юм. Дэлхий дээр өөр ийм роботууд байдаг бөгөөд тэдний ихэнх нь энэ роботыг "зодох" нь гарцаагүй. Энэхүү төслийг Жоржиа Тех компанийн цахилгаан/компьютерийн дөрвөн инженерээс бүрдсэн ахлах дизайны төсөл болгон зохион бүтээжээ. Механик инженерүүдээс тусламж аваагүй, гуравдагч талын санхүүжилт ашиглаагүй. Энэ бол бидний хувьд маш сайн суралцах үйл явц байсан бөгөөд дизайны ахлах курсын цагийг зохистой ашиглах явдал байсан юм. Техникийн стратеги дээр тасралтгүй туслалцаа үзүүлсэн манай хэсгийн зөвлөх доктор Жеймс Хамбленд талархал илэрхийлье. Биднийг илүү амбицтай төсөл хэрэгжүүлэхийг урам зориг өгөхгүй байхын тулд> Дизайн лабораторийн ахлах администратор Жеймс Стейнберг, Эдгар Жонс нар эд ангиудыг захиалах, алдааг олж засварлах, төсөлд хямд өртгөөр оруулах "гайхалтай зүйл" -ийг олоход байнга тусалдаг. Өндөр функциональ байдал> Мэдээжийн хэрэг, миний багийн бусад гурван гишүүн, эдгээрийн аль нь ч боломжгүй байсан: Майкл Айберхард, Эван Тарр, Нардис Уокер.