Freestyle Semi-autonomiczny robot mobilny

[Avau]

Chciałem się pochwalić konstrukcją semi-autonomicznego robota mobilnego który powstał w ramach zajęć na uczelni. Projekt został wykonany w grupie 4 (tak naprawdę 3) osobowej i był to pierwszy tego typu projekt realizowany przez nas.

Układ mechaniczny:

Rama zbudowana z profili Damatic 20 x 20mm. Jako płytę podłogową zastosowano meblową płytę pilśniową. Do montażu czujników i silników wykorzystano kątowniki z WOBIT-a. Z tej samej firmy są również koła napędzane jak i adaptery do nich. Tylne koła to zwykłe koła typu Castel kupione w markecie.

Układ automatyki

Jako układ sterowania wysokiego poziomu zastosowano komputer Nano-ITX EPIA5000EG. Komputer integruje ze sobą układ wizyjny (kamera internetowa), moduł komunikacji Wifi (karta USB) oraz układ sterowania niskiego poziomu jakim jest Arduino Duemilanove. Arduino służy do generowania sygnału PWM do silników DC, sterowania ich kierunkiem oraz do zbierania danych z czujników. Układ sensoryczny składa się z 4 czujników IR Sharpa oraz jednego sonaru MOBOT. Do bezpośredniego zasilania silników wykorzystano mostki firmy J.T.C.

Układ zasilania:

Robot jest zasilany przewodowo napięciem 12V. Do bezpośredniego zasilania komputera służy zasilacz 60W znajdujący się na robocie i dostarczający komputerowi standardowe napięcia ATX. Na płytce wyprowadzeń zamontowano również stabilizator 5V (LM7805) do zasilania układu sensorów.

System sterowania:

Algorytm sterujący został zaimplementowany w języku VPL w programie Microsoft Robotics Developer Studio. Do obsługi kamerki został napisany odpowiedni serwis dający na wyjściu współrzędną horyzontalną szukanego obiektu. Wartości prędkości zadanej wysyłane są przez odpowiedni serwis do modułu Arduino. Podobnie działa odczyt danych z sensorów.

Założenia były następujące:

- zasilanie przewodowe

- autonomiczne poruszanie

- wykrywanie określonych przedmiotów (czerwony obiekt)

- możliwość sterowania ręcznego z komputera operatora

- śledzenie obrazu z kamery na ekranie operatora

- program sterujący w Microsoft Robotics Developer Studio

- budżet do 1000zł

- czas realizacji ok 3 miesiące

Efekt pracy można zobaczyć na Youtube pod adresem:

Jeśli robot wzbudzi zainteresowanie z przyjemnością odpowiem na wszelkie pytania.

[ProeXtreme]

Robot fajny. Z takim osprzętem to macie bardzo duże pole do popisu, zabawy, nauki... Planujecie napisać do niego program, który rozpoznawałby inne kolory niż tylko czerwony? Może udałoby się wam napisać program, w którym robot widziałby linię (jak FTL) i sam określał prędkość, z jaką ma jechać i którędy:)

P.S.

Ta płyta pilśniowa trochę psuje urok mimo to, że wszystko jest dopracowane.

[OldSkull]

Hmmm, krótki czas, jest styczeń, 3 autorów nie ma inż. - czyżby praca dyplomowa inż.?

Robot wydaje się być całkiem fajny, działa to co miało działać. Dziwi mnie jedynie, że nie kazali Wam zamontować enkoderów, dopiero byłby zmorą kolejnych roczników robiących projekty. Aż kusi aby połączyć system wizyjny, odczyty z enkoderów i jakiegoś skanera laserowego

W sumie jedna uwaga: tego typu koła to tzw, koła swobodne (ang. castor wheels), promotor mi zwrócił na to uwagę.

[mactro]

Dobra konstrukcja, szkoda tylko, że nie zdecydowaliście się na zasilanie z akumulatora. W tym momencie wifi jest Wam w zasadzie nie potrzebne, bo i tak, kable się za robotem wloką...

Mógłbyś napisać coś więcej o samym przetwarzaniu obrazu? Jak Wasz algorytm radzi sobie ze zmiennym oświetleniem i mało kontrastowym tłem? Z jakiej odległości jesteście w stanie wykryć obiekt? Czy planujecie zwiększyć w jakiś sposób możliwości Waszego systemu wizyjnego?

[Avau]

Planujecie napisać do niego program, który rozpoznawałby inne kolory niż tylko czerwony?

Przetwarzanie obrazów mamy załatwione w programie RoboRealm a serwis który napisaliśmy służy jedynie do przesyłania współrzędnej do programu MS Robotics Dev. Studio. Tak więc wykrywanie innych kolorów jak i kwestia dostrajania czułości kamerki leży po stronie gotowej aplikacji RoboRealm.

Hmmm, krótki czas, jest styczeń, 3 autorów nie ma inż. - czyżby praca dyplomowa inż.?

Faktycznie jesteśmy już na etapie pisania pracy ale magisterskiej. Ten projekt to po prostu zadanie do wykonania w ramach zajęć projektowych z przedmiotu Konstruowanie Robotów i Urządzeń Automatyki.

Dobra konstrukcja, szkoda tylko, że nie zdecydowaliście się na zasilanie z akumulatora. W tym momencie wifi jest Wam w zasadzie nie potrzebne, bo i tak, kable się za robotem wloką...

Początkowo na robocie miał być komputer o znacznie większym poborze prądu i nie starczyłoby ani miejsca ani kasy na zamontowanie odpowiedniej ilości akumulatorów. W końcowej wersji jednak pobór prądu mamy w granicach 2.5 - 3 A więc spokojnie można wrzucić jakieś akumulatory. Z tym Wifi chodziło o to, żeby w przyszłości (po kupnie akumulatorów) można było zupełnie zdalnie sterować robotem z komputera operatora.

Mógłbyś napisać coś więcej o samym przetwarzaniu obrazu? Jak Wasz algorytm radzi sobie ze zmiennym oświetleniem i mało kontrastowym tłem? Z jakiej odległości jesteście w stanie wykryć obiekt? Czy planujecie zwiększyć w jakiś sposób możliwości Waszego systemu wizyjnego?

Jak wcześniej wspomniałem system wizyjny bazuje na programie RoboRealm więc wszystko w zakresie możliwości tej aplikacji. A jeśli chodzi o dalsze prace to raczej nie przewidujemy, gdyż projekt został sfinansowany przez władze naszej Katedry Podstaw Konstrukcji Maszyn i robot w tej chwili jest już oddany na uczelnię. Rozwój tego rozwiązania leży więc w gestii kolejnych roczników bądź pracowników Katedry.

[ProeXtreme]

A jeśli chodzi o dalsze prace to raczej nie przewidujemy, gdyż projekt został sfinansowany przez władze naszej Katedry Podstaw Konstrukcji Maszyn i robot w tej chwili jest już oddany na uczelnię. Rozwój tego rozwiązania leży więc w gestii kolejnych roczników bądź pracowników Katedry.

Szkoda, że nie będziecie rozwijać projektu, bo moglibyście dużo ulepszeń wprowadzić. Macie już za sobą dużo pracy i co z tym idzie - doświadczenia. "Kolejnym rocznikom" może właśnie tego brakować. I z pewnością będzie.

Szkoda.

[qetuo123]

witam

Zastosowanie normalnej płyty głównej zasilanej standardem ATX to zdecydowanie zły pomysł

na twoim miejscu zastosował bym tzw terminal np taki ,,HP t5530'' jest zasilany napięciem pojedynczym 12v.

A tak to naprawdę udana konstrukcja i gratulacje za oprogramowanie.

[Avau]

Początkowo robot miał bazować na komputerze PC-104 zasilanym 5V. Jednak podczas testów elektroniki komputer się spalił i musieliśmy szukać tańszej alternatywy żeby zmieścić się w budżecie. Dlatego też zdecydowaliśmy się na zakup niedrogiej płyty nano-ITX z zasilaczem.

[marcin1828]

Jakie silniki zostały zastosowane? Jakie przełożenie?

[Avau]

Silniki z przekładnią planetarną prod. Buehler 1.61.117.312

Robota można było zobaczyć na Dniu Nauki i Przemysłu w Gliwicach 20.05.2011:

http://www.nowiny.gliwice.pl/index.php/video/10470-dzie-nauki-i-przemysu

[TaQk]

Mam kilka pytań

Bardzo interesuje mnie koncepcja robota z taką płytą główną. Ciekaw jestem jak się to obsługuje i programuje.

Czy jest tam normalny system operacyjny ?

Jak wygląda jego instalacja i obsługa ?

W jaki sposób wysyłasz informacje przez wifi ?

Jak dokładnie wygląda sprawa (fizycznie i programowo) podłączenia arduino do płyty głównej ?

Z góry dziękuję

[Avau]

Do płyty podłączony jest dysk SSD poprzez złącze SATA na którym zainstalowaliśmy system Windows. Instalacja z CD podłączonego do płyty na czas instalowania. Arduino podłączone jest za pomocą kabelka USB.

Reszta to program napisany w MVPL w środowisku MS Robotics Developer Studio. Do komunikacji z Arduino napisany został specjalny serwis MRDS w C#. Komunikacja WiFi również działa dzięki serwisom MRDS-a.

[TaQk]

A jak zrealizowaliście obsługę USB ? jakieś gotowe biblioteki czy sami przebrnęliście przez specyfikacje ? Zauważyłem że USB to temat tabu na wielu forach. Nikt nic nie wie. Wszyscy piszą, że utrudnia ono życie na wszelkie możliwe sposoby.

[Armir]

Arduino ma w sobie ft232 czyli zwykły uart. Podłączając je pod usb wykrywa ci wirtualny port com. Przez niego jest super prosta komunikacja.

[TaQk]

Strasznie szkoda w takim razie. Liczyłem że zostanę chociaż nakierowany gdzie nauczyć się obsługi USB. Będę zatem walczył ze specyfikacją tego portu.