Autonomais futbola galds: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Projekta galvenais mērķis bija pabeigt darba prototipu autonomajam futbola galdam (AFT), kur cilvēka spēlētājs saskaras ar robotu pretinieku. No spēles cilvēciskā viedokļa foosbola galds ir ļoti līdzīgs parastajam galdam. Spēlētājs (-i) cilvēka pusē tiek kontrolēts, izmantojot četru rokturu sēriju, ko var pārvietot un izkustināt un pagriezt, lai spēlētājus lineāri pārvietotu pa spēles laukumu un sistu bumbu pretinieka vārtu virzienā. Autonomā puse sastāv no:> astoņiem servomotoriem, ko izmanto, lai manipulētu ar futbola galda rokturiem> mikrokontrolleru, lai aktivizētu servomotorus un sazinātos ar datoru> virs galvas uzstādītu tīmekļa kameru, lai izsekotu bumbu un spēlētājus> datoru, kas apstrādā tīmekļa kameras attēlus, mākslīgā intelekta ieviešanu un saziņu ar mikrokontrolleri. Prototipa budžeta ierobežojumi nedaudz palēnināja projektu un ierobežoja tā funkcionalitāti. Tika konstatēts, ka pareizi motori spēlētāju pārvietošanai konkurētspējīgā ātrumā ir ļoti dārgi, tāpēc bija jāizmanto zemākas klases servo. Lai gan šo konkrēto ieviešanu ierobežoja izmaksas un laiks, lielāka pārnesumu attiecība radītu ātrāku spēles robotu, lai gan tas izmaksātu vairāk nekā 500 ASV dolāru bāzes cena (cena bez barošanas avota un datora).

1. darbība: motora vadības paneļa montāža

Pievienotie attēli ir pilnas shēmas shēma, kā arī motora vadības paneļa galaprodukta attēls. Visas šīs nepieciešamās detaļas var iegādāties lielākajā daļā lielāko elektronikas veikalu (ieskaitot Digi-Key un Mouser. Kā piezīmi, visas šeit izmantotās detaļas bija caur caurumu, un tāpēc detaļas var salikt uz protoboarda/maizes dēļa), vai izmantojot pievienoto PCB dizainu. Varētu izveidot daudz mazāku iepakojumu, izmantojot vairākas virsmas montāžas detaļas. Kad mēs ieviesām dizainu, mēs sadalījām motora vadības ierīces divās ķēdēs, lai gan nav nekādu priekšrocību, izņemot Mazā zilā plāksne īsteno PWM vadības shēmu, kas būtībā ir tikai pulksteņa PIC-12F ar kādu specializētu kodu.

2. solis: Servo motora montāža

Tiek izmantoti divi dažādi servo veidi. Pirmkārt, sānu kustību kontrolē četru augsta griezes momenta servo grupa: Robotis Dynamixel Tribotix AX-12. Šie četri darbojas vienā sērijas līnijā un nodrošina pārsteidzošu funkcionalitāti. Lielais griezes moments ļauj šos servos pārvietot tā, lai sānu kustībai tiktu nodrošināts liels tangenciālais ātrums. Mēs varējām atrast 3,5 collu pārnesumu un sliežu ceļu komplektu no Grainger, maksājot aptuveni 10 USD par katru. Servo nodrošina aizsardzību pret griezes momenta pārslodzi, individuālu servo adresēšanas shēmu, ātru saziņu, iekšējās temperatūras uzraudzību, divvirzienu sakarus utt. Šo servo trūkums ir tas, ka tie ir dārgi un nav ļoti ātri (lai gan pārnesums viņiem palīdz). Tātad, lai panāktu ātrāku sitienu kustību, tiek izmantoti Hitec HS-81. HS-81 ir salīdzinoši lēti, tiem ir pienācīgi ātrs leņķiskais ātrums un tie ir viegli saskarnē (standarta PWM). Tomēr HS-81 rotē tikai par 90 grādiem (lai gan ir iespējams-un nav ieteicams-mēģināt tos mainīt līdz 180 grādiem). Turklāt tiem ir iekšējie neilona pārnesumi, kas viegli noņemami, ja mēģināt pārveidot servo. Būtu naudas vērts, lai atrastu 180 grādu rotējošu servo, kam ir šāda veida leņķiskais ātrums. Visa sistēma ir saistīta ar vidēja blīvuma šķiedru plātnes (MDF) un augsta blīvuma šķiedru plātnes (HDF) gabaliem. Tas tika izvēlēts, ņemot vērā zemās izmaksas (~ 5 USD par 6'x4 'lapu), vieglu griešanu un spēju saskarties ar praktiski jebkuru virsmu. Pastāvīgāks risinājums būtu apstrādāt alumīnija kronšteinus, lai viss būtu kopā. Skrūves, kas tur PWM servos, ir standarta mašīnas skrūves (#10s) ar sešstūra uzgriežņiem, kas tur tos no otras puses. 1 mm metriskās mašīnas skrūves, apmēram 3/4 collas garas, turiet AX-12 MDF, kas savieno abus servos. Dubultās darbības atvilktņu sliede notur visu komplektu uz leju un atrodas vienā līnijā ar sliežu ceļu.

3. darbība: programmatūra

Pēdējais solis ir instalēt visu datorā izmantoto programmatūru. Tas sastāv no dažiem atsevišķiem koda gabaliem:> kods tiek palaists attēlu apstrādes datorā> kods tiek palaists ar PIC-18F mikrokontrolleri> kods tiek palaists katrā no PIC-12F mikrokontrolleriem. Ir divi priekšnosacījumi, lai instalētu attēlu apstrādi PC. Attēlu apstrāde tiek veikta, izmantojot Java Media Framework (JMF), kas ir pieejams vietnē Sun šeit. Java Communications API, kas pieejama arī caur Sun, tiek izmantota, lai sazinātos ar motora vadības paneli visā datora sērijas portā. Java izmantošanas skaistums ir tāds, ka tai * vajadzētu darboties jebkurā operētājsistēmā, lai gan mēs izmantojām Ubuntu, Linux izplatīšanu. Pretēji izplatītajam viedoklim, apstrādes ātrums Java nav pārāk slikts, it īpaši pamata cilpās (kuras redzes analīze izmanto diezgan daudz). Kā redzams ekrānuzņēmumā, katrā kadra atjauninājumā tiek izsekota gan bumba, gan pretinieku spēlētāji. Turklāt tabulas kontūra atrodas vizuāli, tāpēc vizuālās kontūras izveidošanai tika izmantota zilā gleznotāju lente. Mērķi tiek reģistrēti, ja dators nevar atrast bumbu 10 kadrus pēc kārtas, parasti norādot, ka bumba nokrita vārtos no spēles virsmas. Kad tas notiek, programmatūra atkarībā no mērķa virziena sāk skaņas baitu, lai vai nu uzmundrinātu sevi, vai uzmundrinātu pretinieku. Labāka sistēma, lai gan mums nebija laika to īstenot, būtu izmantot vienkāršu infrasarkano staru izstarotāja/sensora pāri, lai noteiktu bumbiņu, kas nokrīt vārtos. Visa šajā projektā izmantotā programmatūra ir pieejama vienā zip failā, šeit. Lai apkopotu Java kodu, izmantojiet komandu javac. PIC-18F un PIC-12F kods tiek izplatīts kopā ar Microchip MPLAB programmatūru.

4. darbība: tīmekļa kameras stiprinājums

Tika izmantota Philips SPC-900NC tīmekļa kamera, lai gan tā nav ieteicama. Šīs kameras specifikācijas bija viltojušas Philips inženieri vai pārdošanas darbinieki. Tā vietā derētu jebkura lēta tīmekļa kamera, ja vien to atbalsta operētājsistēma. Lai iegūtu papildinformāciju par tīmekļa kameru izmantošanu operētājsistēmā Linux, skatiet šo lapu. Mēs izmērījām attālumu, kas nepieciešams tīmekļa kameras fokusa attālumam, lai tas ietilptu rāmī visā futbola galda galdā. Šim kameras modelim šis skaitlis izrādījās nedaudz vairāk par 5 pēdām. Lai izveidotu kameras stiprinājumu, mēs izmantojām plauktu plauktus, kas pieejami jebkurā lielākajā datortehnikas veikalā. Plauktu plaukti stiepjas uz augšu no katra no četriem galda stūriem, un tos šķērso leņķiskās alumīnija kronšteini. Ir ļoti svarīgi, lai kamera būtu centrēta un tai nebūtu leņķa rotācijas, jo programmatūra pieņem, ka x un y ass ir izlīdzinātas ar tabulu.

5. darbība. Secinājums

Visus saistītos projekta failus var lejupielādēt šajā vietnē. Lielākās daļas vietnes satura dublējumu var atrast šeit, manā personīgajā tīmekļa mitinātājā. Tas ietver gala ziņojumu, kurā ir mārketinga analīze, kā arī lietas, kuras mēs mainītu, mūsu sākotnējos mērķus un sarakstu ar to, kādas specifikācijas faktiski tika sasniegtas. Projekts NAV paredzēts kā viskonkurētspējīgākais spēlētājs pasaulē. Tas ir labs rīks, lai parādītu vairāk soļu, kas izmantoti šāda zvēra projektēšanā, kā arī pienācīgs šāda veida robota prototips, kas veidots par neticami zemām izmaksām. Pasaulē ir arī citi šādi roboti, un noteikti daudzi no viņiem šo robotu "pārspētu". Šo projektu izstrādāja četru Gruzijas elektrisko/datoru inženieru grupa kā vecākais dizaina projekts. Nekādi mehāniskie inženieri nesaņēma palīdzību un netika izmantots trešo personu finansējums. Tas bija lielisks mācību process mums visiem un pienācīga vecākā dizaina kursu laika izmantošana. Es vēlos pateikties> mūsu nodaļas padomniekam Dr James Hamblen par viņa nepārtraukto palīdzību tehniskajās stratēģijās> Dr. Jennifer Michaels, vadošā profesore, par to, ka mēs neatbaidījām mūs no vērienīgāka projekta mēģinājumiem> Džeimss Šteinbergs un Edgars Džounss, vecākie dizaina laboratorijas administratori, par pastāvīgu palīdzību, pasūtot rezerves daļas, novēršot problēmas un atrodot “foršas lietas”, kuras iemest projektā par zemām izmaksām un augsta funkcionalitāte> Un, protams, pārējie trīs manas komandas locekļi, no kuriem nekas no tā nebūtu bijis iespējams: Maikls Ēberhards, Evans Tarrs un Nardiss Volkers.