Автономды футбол кестесі: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Жобаның негізгі мақсаты - адам ойыншысы робот қарсыласпен кездесетін автономды футбол үстелінің (AFT) жұмыс прототипін аяқтау болды. Ойынның адами көзқарасы бойынша, футбол ойыны үстелі қарапайым үстелге өте ұқсас. Адам жағындағы ойыншы (лар) төрт тұтқаның тізбегімен басқарылады, оларды ойыншыларды ойын алаңында сызықты жылжыту үшін және допты қарсыластың қақпасына қарай лақтыру үшін ішке және сыртқа жылжытуға және бұруға болады. Автономды жағы мыналардан тұрады:> Футбол үстелінің тұтқаларын басқару үшін пайдаланылатын сегіз сервоқозғалтқыштар> Серво қозғалтқыштарын қосатын және компьютермен байланыс орнататын микроконтроллер> Допты және ойыншыларды бақылау үшін басына орнатылған веб-камера> Өңдеуге арналған компьютер Веб -камера суреттері, жасанды интеллект енгізеді және микроконтроллермен байланысады Прототип үшін бюджеттік шектеулер жобаны біршама бәсеңдетіп, оның функционалдығын барынша төмендетеді. Ойыншыларды бәсекеге қабілетті жылдамдықпен жылжытуға арналған дұрыс қозғалтқыштар өте қымбат болды, сондықтан төменгі деңгейдегі сервоприводтарды пайдалану қажет болды, алайда бұл нақты шығындар мен уақытпен шектелген болса да, редуктордың үлкен коэффициенті роботты тезірек береді. мұны істеу $ 500 базалық бағадан асады (электрмен жабдықталмаған және компьютерсіз баға).

1 -қадам: Қозғалтқышты басқару тақтасын жинау

Қосылған суреттер толық тізбекті схема, сондай -ақ қозғалтқышты басқару тақтасына арналған соңғы өнімнің суреті болып табылады. Барлық қажетті бөлшектерді электрониканың көптеген ірі интернет-дүкендерінен сатып алуға болады (Digi-Key мен Mouser-ді қосқанда). Ескерту ретінде мұнда қолданылатын бөлшектердің барлығы тесік арқылы жасалған, сондықтан бөлшектерді протободы/тақтаға жинауға болады., немесе бекітілген ПХД конструкциясын қолдана отырып. Біршама кіші пакетті бірнеше беттік монтаждау бөлшектерінің көмегімен жасауға болады. Біз дизайнды енгізгенде, біз қозғалтқышты басқару элементтерін 2 тізбекке бөлдік, дегенмен мұның басқа артықшылығы жоқ. кез келген нақты кабельдік схема. Кішкентай көк тақта PWM басқару схемасын іске асырады, ол тек арнайы кодпен сағат PIC-12F.

2 -қадам: Серво қозғалтқышын құрастыру

Сервалардың екі түрлі түрі қолданылады. Біріншіден, бүйірлік қозғалысты төрт жоғары моментті серво тобы басқарады: Robotis Dynamixel Tribotix AX-12. Бұл төртеуі бір сериялық желіде жұмыс істейді және керемет функционалдылықты қамтамасыз етеді. Жоғары айналдыру моменті бұл сервоға бүйірлік қозғалыс үшін жоғары тангенциалды жылдамдықты қамтамасыз ететін етіп берілуге мүмкіндік береді. Біз әрқайсысы үшін шамамен 10 доллар тұратын Grainger -ден 3,5 дюймдік редукторлар мен тректер жиынтығын таба алдық. Сервалар шамадан тыс жүктемеден қорғанысты, сервоприводтың адрестеудің жеке схемасын, жылдам байланысты, ішкі температураны бақылауды, екі жақты байланысты және т.б. қамтамасыз етеді. Бұл сервопластың минусы-олар қымбат және өте жылдам емес (редуктор оларға көмектеседі). Осылайша, жылдам соғу үшін Hitec HS-81 пайдаланылады. HS-81 ұшақтары салыстырмалы түрде қымбат емес, бұрыштық жылдамдыққа ие және интерфейсі оңай (стандартты PWM). HS-81 қондырғылары тек 90 градусқа бұрылады, бірақ (оларды 180 градусқа өзгертуге тырысу мүмкін және ұсынылмайды). Сонымен қатар, егер олар серводы өзгертуге тырыссаңыз, оңай шешілетін ішкі нейлонды беріліс қорабына ие. Бұрыштық жылдамдықтың бұл түрі бар 180 градусқа айналатын серво табуға ақша қажет болар еді. Бүкіл жүйе тығыздығы орташа талшықты тақталармен (MDF) және жоғары тығыздықтағы талшықты тақталармен (HDF) байланған. Бұл оның төмен бағасымен (6'x4 'парағы үшін ~ 5 доллар), кесудің қарапайымдылығымен және іс жүзінде кез келген бетпен жұмыс жасау мүмкіндігімен таңдалды. Алюминий кронштейндерді барлығын бірге ұстау үшін тұрақты шешім болады. PWM сервосын орнында ұстайтын бұрандалар - бұрандалы гайкалары бар басқа жағынан ұстайтын стандартты бұрандалар (№10). Ұзындығы шамамен 3/4 дюйм болатын 1мм метрлік бұрандалар AX-12-ді екі сервоны біріктіретін МДФ-қа бекітеді. Қосарлы тартпалы жол бүкіл құрастыруды төмен және жолға сәйкес ұстайды.

3 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету

Соңғы қадам - құрылғыда қолданылатын барлық бағдарламалық жасақтаманы орнату. Бұл бірнеше жеке код бөліктерінен тұрады:> Суретті өңдейтін компьютерде жұмыс істейтін код> PIC-18F микроконтроллерінде жұмыс істейтін код> PIC-12F микроконтроллерлерінің әрқайсысында жұмыс істейтін код Суретті өңдеуге екі алғышарт бар. ДК. Кескінді өңдеу мұнда Java арқылы қол жетімді Java Media Framework (JMF) арқылы жүзеге асады. Сондай -ақ Sun арқылы қол жетімді, Java Communications API компьютердің сериялық порты арқылы қозғалтқышты басқару тақтасына байланысу үшін қолданылады. Java -ні қолданудың әдемілігі - ол * кез келген операциялық жүйеде жұмыс істеуі керек, дегенмен біз Linux таратылымы Ubuntu қолдандық. Танымал пікірден айырмашылығы, Java -де өңдеу жылдамдығы өте нашар емес, әсіресе негізгі циклде (көру талдауы өте аз пайдаланылады). Сонымен қатар, кестенің контуры визуалды түрде орналасқан, сондықтан визуалды контур жасау үшін көк бояушылардың таспасы қолданылған. Компьютер допты қатарынан 10 кадрға орналастыра алмаса, бұл доп ойын алаңынан қақпаға құлағанын көрсетеді. Бұл жағдайда бағдарламалық қамтамасыз ету мақсаттың бағытына байланысты қарсыласты қуанту немесе қуанту үшін дыбыстық байтты бастайды. Жақсы жүйе, бірақ оны іске асыруға уақытымыз болмағанымен, доптың қақпаға түскенін анықтау үшін қарапайым инфрақызыл эмитент/сенсор жұбын қолдану керек еді. Бұл жобада қолданылатын барлық бағдарламалық қамтамасыз ету бір ZIP файлында қол жетімді., Мұнда. Java кодын құрастыру үшін javac пәрменін қолданыңыз. PIC-18F және PIC-12F коды Microchip MPLAB бағдарламалық жасақтамасымен таратылады.

4 -қадам: веб -камераны орнату

Philips SPC-900NC веб-камерасы қолданылды, бірақ бұл ұсынылмайды. Бұл камераның ерекшеліктерін Philips инженерлік немесе сату қызметкерлері бұрмалаған. Оның орнына, кез -келген арзан веб -камера, егер ол операциялық жүйеде қолдау көрсетілсе, жасайды. Linux астында веб -камераларды қолдану туралы қосымша ақпарат алу үшін мына бетті қараңыз. Біз фокус үстелін кадрға орналастыру үшін веб -камераның фокус ұзындығына қажетті қашықтықты өлшедік. Бұл камера моделі үшін бұл сан 5 футтан сәл асады. Біз кез -келген ірі аппараттық дүкенде сатылатын сөрелерді камераға бекіту үшін қолдандық. Сөре сөрелері үстелдің әр төрт бұрышынан жоғары қарай созылып, бұрыштық алюминий жақшалармен бекітілген. Камераның орталықтандырылған болуы және бұрыштық айналуы жоқ, себебі бағдарламалық қамтамасыз ету x және y осьтері үстелге тураланған деп есептейді.

5 -қадам: Қорытынды

Жобаға қатысты барлық файлдарды осы сайттан жүктеуге болады. Сайт мазмұнының көпшілігінің сақтық көшірмесін мына жерден табуға болады, менің жеке веб -хостымнан. Бұған маркетингтік талдау, сондай -ақ біз өзгертетін нәрселер, түпнұсқалық мақсаттарымыз және нақты қол жеткізілген ерекшеліктер тізімі бар қорытынды есеп кіреді. Бұл жоба әлемдегі ең бәсекеге қабілетті ойыншы болуға арналмаған. Бұл керемет жануарды жобалауда қолданылатын қадамдардың көп бөлігін, сондай -ақ өте төмен бағамен жасалған роботтың лайықты прототипін көрсетудің жақсы құралы. Әлемде басқа да осындай роботтар бар, және олардың көбі бұл роботты «ұратын» еді. Бұл жобаны Georgia Tech компаниясының электротехникалық/компьютерлік төрт инженері тобы аға жобалау жобасы ретінде жасаған. Ешқандай инженер-механик көмек алған жоқ және үшінші тараптың қаржыландыруы қолданылмаған. Бұл бәріміз үшін тамаша оқу үдерісі болды және дизайнерлік курстың жоғары курсынан уақытты тиімді пайдаланды. Мен біздің бөлімнің кеңесшісі доктор Джеймс Гамбленге техникалық стратегиядағы үздіксіз көмегі үшін алғыс айтқым келеді> Доктор Дженнифер Майклс, жетекші профессор, бізді өршіл жобаны жүзеге асыруға талпындырмағаны үшін> дизайн зертханасының аға әкімшілері Джеймс Стейнберг пен Эдгар Джонс, бөлшектерге тапсырыс беруде, ақаулықтарды жоюда және жобаға аз шығынмен лақтырылатын «керемет заттарды» табуда үнемі көмек көрсету үшін. жоғары функционалдылық> Әрине, менің командамның басқа үш мүшесі, олардың ешқайсысы мүмкін емес еді: Майкл Эберхард, Эван Тарр және Нардис Уокер.