Роботты аяқ киім сенсорларымен, GPSсіз, картасыз: 13 қадаммен (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

By obluobluFollow туралы: oblu - бұл ішкі навигациялық сенсор, oblu туралы толығырақ »

Робот алдын ала бағдарламаланған жолмен қозғалады және нақты қозғалысты бақылау үшін телефонға өзінің нақты қозғалысы туралы ақпаратты (bluetooth арқылы) жібереді. Arduino жолмен алдын ала бағдарламаланған, ал oblu роботтың қозғалысын сезіну үшін қолданылады. oblu қозғалыс ақпаратын Arduino -ға тұрақты аралықта жібереді. Осының негізінде Arduino роботтың алдын ала белгіленген жолмен жүруіне мүмкіндік беру үшін дөңгелектердің қозғалысын басқарады.

1 -қадам: ҚЫСҚА КІРІСПЕ

Бұл жоба роботты GPS немесе WiFi немесе Bluetooth-ды, тіпті картаны немесе құрылыстың орналасу жоспарын пайдаланбай, алдын ала анықталған жолмен дәлдікпен жылжытуға бағытталған. Нақты уақытта оның нақты жолын (масштабқа) салыңыз. Bluetooth нақты уақыттағы орналасқан жері туралы ақпаратты беру үшін сымды алмастырушы ретінде қолданыла алады.

2 -қадам: ҚЫЗЫҚТЫ АРТҚЫЛЫҚ ӘҢГІМЕ

Біздің топтың басты мақсаты-аяқ киімге арналған жаяу жүргіншілерге арналған датчиктерді жасау. Алайда, бізге академиялық зерттеу тобы роботты үй ішінде шарлау және оның нақты уақыттағы орнын бақылауды талап етті. Олар мұндай жүйені радиацияны жабық камерада немесе өнеркәсіптік қондырғыда газдың ағуын анықтау үшін қолданғысы келді. Мұндай жерлер адам үшін қауіпті. біздің Arduino негізіндегі роботтың ішкі навигациясының сенімді шешімін іздеуде.

Қозғалыс сенсорының кез келген модулі (IMU) үшін біздің айқын таңдауымыз «oblu» болды (суреттің жоғарыдағы сілтемесі). Бірақ мұнда ең қиыны-oblu-дің қолданыстағы микробағдарламасы жаяу жүргіншілерді өлі есепке алу (PDR) немесе жаяу жүру навигациясы үшін жарамды болды. oblu-дің PDR-нің жабық ғимараттағы ХЭУ-дегі өнімділігі өте әсерлі. Аяқ киім сенсоры ретінде oblu-ді нақты уақытта қадағалап отыруға арналған Android қосымшасының (Xoblu) болуы артықшылықты қосады. Алайда, роботты басқару және оны бақылау үшін адамның жүру үлгісіне негізделген оның қолданыстағы алгоритмін қолдану қиын болды.

3 -қадам: «oblu» ҚЫСҚА КІРІСПЕ

«oblu» - бұл киінетін қозғалысты сезуге арналған қосымшаларға бағытталған миниатюрленген, арзан және ашық ресурстарды дамытатын платформа. Бұл Li-Ion аккумуляторлық батареясы, ол USB батареясын зарядтауға мүмкіндік береді. Онда сымсыз байланыс үшін борттық Bluetooth (BLE 4.1) модулі бар. «oblu» бортында күрделі навигациялық теңдеулерді шешуге мүмкіндік беретін 32 биттік өзгермелі нүктелік микроконтроллерге (Atmel AT32UC3C) ие. Сондықтан адам барлық қозғалысты өңдеуді өзі жасайды және тек соңғы нәтижені береді. Бұл облудың ассоциацияланған жүйемен интеграциясын өте қарапайым етеді. «oblu» сонымен қатар сенсорды біріктіруге мүмкіндік беретін және қозғалыс сезгіштігін арттыратын мульти IMU (MIMU) массивіне ие. MIMU әдісі «oblu» бірегейлігін қосады.

oblu ішкі есептері адамның жүруіне негізделген. oblu қатардағы екі қадам мен тақырыптың өзгеруі арасындағы орын ауыстыруды береді. Қалай - табан жерге тигенде табанның жылдамдығы нөлге тең болады, яғни табан тоқтап қалады. Осылайша oblu «қадамдарды» анықтайды және кейбір ішкі қателерді түзетеді. Және бұл қателерді жиі түзету, бақылаудың жоғары өнімділігіне әкеледі. Міне, аулау осында жатыр. Егер біздің робот да дәл осылай жүрсе ше - қозғал, тоқта, қозғал, тоқта.. Шамасы, oblu қозғалысы тұрақты нөлдік және нөлдік емес моменттері бар кез келген объектіге қолданыла алады. Осылайша біз oblu -мен алға жылжып, робот пен бақылау жүйесін бірден жинай алмадық.

4 -қадам: «облудың» ПАЙДАЛЫҒЫ ҚАНДАЙ?

Біз уақытымыздың 70 пайызын үй ішінде өткіземіз. Сондықтан адамдар мен машиналардың ішкі навигациясын қажет ететін көптеген қосымшалар бар. Көбінесе позициялау шешімі спутниктік GPS/GNSS болып табылады, ол ашық навигация үшін жақсы. Бұл ашық аспанға қол жетпейтін ішкі ортада немесе қалалық ортада сәтсіздікке ұшырайды. Мұндай қосымшалар-бұл қарашаңырақтарды немесе ауыр ағаш шатырының астындағы жерлерді гео-зерттеу, роботтарды үй ішінде навигациялау, өрт сөндіру, құтқару агенттерінің орналасуы, тау-кен апаттары, қалалық соғыс және т.

Облудың предшестрі өрт сөндірушілердің орналасуына арналған өте ықшам аяқ киім сенсоры (немесе PDR сенсоры) ретінде енгізілді, ол кейін жаңартылып, өндірушілер үшін өте конфигурацияланатын даму платформасы ретінде өзгертілді. адамдардың, сондай -ақ роботтардың ішкі навигациясына арналған қол жетімді инерциялық сезімтал шешім. Әлі күнге дейін oblu қолданушылары жаяу жүргіншілерді бақылауда, өнеркәсіптік қауіпсіздік пен ресурстарды басқару, тактикалық полиция, GPS жоқ аймақты гео-зерттеу, өздігінен жүретін робот, көмекші робототехника, ойын, AR/VR, қозғалыс бұзылыстарын емдеуде, физиканы түсінуде көрсетті. of oblu қозғалыс кеңістігі шектеулі қосымшалар үшін жарамды, мысалы киілетін қозғалысты сезу. Ол борттағы Bluetooth арқасында сымсыз IMU ретінде де қолданыла алады. Борттық қалқымалы нүктелерді өңдеу мүмкіндігінің болуы, төрт IMU массивімен бірге, модульдің ішінде сенсордың бірігуін және қозғалысты өңдеуді қамтамасыз етеді, бұл өз кезегінде өте дәл қозғалысты сезуге әкеледі.

5 -қадам: ЖОБА ӘҢГІМЕСІ

Бұл жобаның оқиғасы бейнеде …

6 -қадам: ЖҮЙЕ СИПАТТАМАСЫ

Робот алдын ала бағдарламаланған жолмен қозғалады және нақты қозғалысты бақылау үшін телефонға өзінің нақты қозғалысы туралы ақпаратты (bluetooth арқылы) жібереді.

Arduino жолмен алдын ала бағдарламаланған, ал oblu роботтың қозғалысын сезіну үшін қолданылады. oblu қозғалыс ақпаратын Arduino -ға тұрақты аралықта жібереді. Осының негізінде Arduino роботтың алдын ала белгіленген жолмен жүруіне мүмкіндік беру үшін дөңгелектердің қозғалысын басқарады.

Роботтың жолы түзу сегменттердің жиынтығы ретінде бағдарламаланған. Әрбір жол сегменті оның ұзындығымен және алдыңғыға қатысты бағдарымен анықталады. Роботтың қозғалысы мұқият сақталады, яғни ол түзу сызықпен қозғалады, бірақ кіші сегменттерде (қарапайымдылық үшін «қадамдар» деп атауға мүмкіндік береді). Әр қадамның соңында облу қадамның ұзындығы мен ауытқу дәрежесін (бағдардың өзгеруін) тікелей сызықтан Ардуиноға жібереді. Ардуино мұндай ақпаратты алған сайын роботтың туралануын түзетеді, егер ол алдын ала анықталған түзу сызықтан ауытқуды тапса. Алайда, ол түзу сызықтан ауытқуы мүмкін және беті тегіс емес, роботтар жиынтығының массалық теңгерімсіздігі, тұрақты ток қозғалтқыштарындағы архитектуралық немесе электрлік тепе-теңдік немесе алдыңғы айналмалы дөңгелектің кездейсоқ бағытталуы сияқты идеалсыздықтан белгілі бір бұрышта немесе қисық жолда жүруі мүмкін. Бір қадам жасаңыз.. бағытты түзетіңіз … алға қарай жүріңіз. Робот, егер ол сол сызықтың сегментінің бағдарламаланған ұзындығынан көп жүрсе, артқа қарай жылжиды. Келесі қадам ұзындығы осы түзу сегментінің қалған қашықтығына байланысты болады. Қашықтық үлкен болған кезде робот үлкен қадамдар жасайды және тағайындалған жерге жақынырақ кіші қадамдар жасайды (яғни әрбір түзу сегменттің соңы). oblu деректерді бір уақытта Arduino мен телефонға (bluetooth арқылы) жібереді. Xoblu (Android қосымшасы) телефонда нақты уақытта бақылау үшін пайдаланылатын роботтан алынған қозғалыс ақпаратына негізделген жолды құру үшін бірнеше қарапайым есептеулер жүргізеді. (Xoblu көмегімен жол құрылысы екінші суретте көрсетілген).

Қысқаша айтқанда, oblu қозғалысты сезеді және қозғалыс ақпаратын Arduino мен телефонға белгілі бір уақыт аралығында жеткізеді. Бағдарламаланған жол мен қозғалыс ақпараты негізінде (oblu жібереді) Arduino дөңгелектердің қозғалысын басқарады. Роботтың қозғалысы старт/тоқтату пәрмендерінен басқа қашықтықтан басқарылмайды.

Oblu микробағдарламасы үшін https://sourceforge.net/p/openshoe/_list/git сайтына кіріңіз.

Aurduino роботының кодын білу үшін https://github.com/vijkumsha/oblu_Robot сайтына кіріңіз.

7 -қадам: Жолды модельдеу

Роботты тек түзу сегменттермен жүретін жағдайда ғана басқаруға болады. Осылайша, жолды алдымен түзу сегменттердің жиынтығы ретінде модельдеу керек. Суреттерде орын ауыстыру мен бағдарлау бойынша бірнеше мысал жолдар мен олардың көріністері бар. Жол Arduino -да осылай бағдарламаланған.

Тікелей сегменттер жиынтығы болып табылатын кез келген жолды Arduino -да анықтауға және бағдарламалауға болады.

8 -қадам: ЦИРКУТ ЖИНАУ

Жоғары деңгейлі жүйені біріктіру диаграммасы. Arduino және oblu - бұл аппараттық жинақтың бөлігі. UART Arduino мен oblu арасындағы байланыс үшін қолданылады. (Rx/Tx қосылымына назар аударыңыз.) Dataflow бағыты тек анықтама үшін. Бүкіл аппараттық жинақ смартфонмен (Xoblu) bluetooth арқылы байланысады.

9 -қадам: ЦИРКУИТ ДИАГРАММАСЫ

Arduino, oblu, мотор драйвері мен аккумуляторлар арасындағы толық электрлік байланыстар.

10 -қадам: Байланыс протоколы:

Төменде роботқа орнатылған oblu сенсоры мен Xoblu арасындағы деректер байланысы қалай жүзеге асады:

1 -қадам: Xoblu oblu -ге START командасын жібереді 2 -қадам: oblu Xoblu -ге тиісті ACK жіберу арқылы пәрменнің қабылданғанын растайды (қадам = нөлдік қозғалысты анықтағанда немесе тоқтаған кезде анықталады). 4 -қадам: Xoblu oblu -ге тиісті ACK жіберу арқылы соңғы DATA пакетін алғанын мойындайды. (3 және 4 -қадамдардың циклы Xoblu STOP жібергенше қайталанады. STOP командасын алғаннан кейін oblu 5 -қадамды орындайды) 5 -қадам: STOP - (i) oblu -де өңдеуді тоқтату (ii) oblu -дағы барлық шығуды тоқтату START, ACK, DATA және STOP туралы мәліметтер

11 -қадам: «oblu» IMU қалай жұмыс істейді (міндетті емес):

Облу шолуы мен жаяу бекітілген PDR сенсорларының негізгі жұмыс принципі туралы кейбір сілтемелерді ұсыну:

Қол жетімді oblu бастапқы коды аяққа орнатылған навигацияға бағытталған. Және ол осы мақсат үшін оңтайландырылған. Төмендегі бейнеде оның негізгі жұмыс принципі көрсетілген:

Мұнда жаяу орнатылатын PDR сенсорларындағы бірнеше қарапайым мақалалар: 1. Менің қадамдарымды қадағалаңыз

2. Менің қадамдарымды бақылауды жалғастырыңыз

Аяқ сенсорларының көмегімен жаяу жүргіншілердің өлімі туралы толық ақпарат алу үшін осы құжатқа сілтеме жасай аласыз.

12 -қадам: «oblu.io» сайтына кіріңіз (міндетті емес)

«Oblu» ықтимал қосымшалары үшін бейнені қараңыз:

---------------- Өз пікірлеріңізбен, ұсыныстарыңызбен бөлісіңіз және пікір қалдырыңыз.

13 -қадам: ҚҰРАМДАР

1 oblu (ашық ресурстық ХАБ даму платформасы)

1 ақылды моторлы робот автокөлік аккумуляторлық қорап шасси жиынтығы DIY жылдамдықты кодтаушы Arduino үшін

1 Дәнекерлеу тақтасының жарты өлшемі

1 ер/әйел секіргіш сымдар

2 конденсатор 1000 мкФ

1 Texas Instruments Dual H-Bridge мотор драйверлері L293D

1 Arduino Mega 2560 және Genuino Mega 2560

4 Amazon Web Services AA 2800 Ni-MH қайта зарядталатын