Autonoomne jalgpallitabel: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Projekti põhieesmärk oli valmis saada autonoomse jalgpallilaua (AFT) töötav prototüüp, kus inimmängija seisab silmitsi robotvastasega. Mängu inimlikust vaatenurgast on jalgpallilaud väga sarnane tavalise lauaga. Mängija (d) inimese poolel juhitakse nelja käepideme seeria kaudu, mida saab sisse ja välja liigutada ja pöörata, et liikuda mängijatel lineaarselt üle mänguvälja ja lüüa palli vastase värava suunas. Autonoomne pool koosneb:> kaheksast servomootorist, mida kasutatakse jalgpallilaua käepidemete manipuleerimiseks> mikrokontroller servomootorite aktiveerimiseks ja arvutiga suhtlemiseks> üle pea paigaldatud veebikaamera palli ja mängijate jälgimiseks> arvuti töötlemiseks veebikaamera pilte, rakendada tehisintellekti ja suhelda mikrokontrolleriga Prototüübi eelarvepiirangud aeglustasid projekti mõnevõrra ja vähendasid selle funktsionaalsust. Leiti, et korralikud mootorid mängijate võistluskiirusel liigutamiseks on väga kallid, mistõttu tuli kasutada madalama hinnaga servosid. Kuigi seda konkreetset teostust piirasid kulud ja aeg, annaks suurem ülekandearv kiiremini mängiva roboti, kuigi see maksaks rohkem kui 500 dollarit baashinda (hind ilma toiteallika ja arvutita).

Samm: mootori juhtpaneeli kokkupanek

Lisatud pildid on täieliku vooluringi skeem ja pilt mootori juhtpaneeli lõpptootest. Kõiki neid nõutavaid osi saab osta enamikust suurematest elektroonikapoodidest (sh Digi-Key ja Mouser. Vahemärkusena: kõik siin kasutatud osad olid läbi augu ja seega võib osi kokku panna protoboardile/leivaplaadile või kasutades lisatud trükkplaadi konstruktsiooni. Palju väiksemat paketti saaks luua mitmete pindpaigaldusdetailide abil. Disaini rakendamisel jagasime mootori juhtseadised kaheks vooluahelaks, kuigi sellel pole muud eelist kui väike sinine tahvel rakendab PWM juhtimisahelat, mis on põhimõtteliselt lihtsalt kellaga PIC-12F koos mõne spetsiaalse koodiga.

Samm: servomootorite kokkupanek

Kasutatakse kahte erinevat tüüpi servosid. Esiteks kontrollib külgmist liikumist neljast suure pöördemomendiga servost koosnev rühm: Robotis Dynamixel Tribotix AX-12. Need neli töötavad ühel seerialiinil ja pakuvad hämmastavat funktsionaalsust. Suur pöördemoment võimaldab neid servosid suunata selliselt, et külgsuunaliseks liikumiseks oleks suur tangentsiaalne kiirus. Suutsime Graingerilt leida 3,5 -tollise hammasrataste ja radade komplekti, mille hind oli umbes 10 dollarit. Servod pakuvad pöördemomendi ülekoormuse kaitset, individuaalset servo adresseerimisskeemi, kiiret sidepidamist, sisetemperatuuri jälgimist, kahesuunalist sidet jne. Nende servode negatiivne külg on see, et need on kallid ja mitte eriti kiired (kuigi käigukast aitab neid). Nii et löömiseks kiirema liikumise saamiseks kasutatakse Hitec HS-81-sid. HS-81-d on suhteliselt odavad, neil on üsna kiire nurkkiirus ja neid on lihtne liidestada (standardne PWM). Kuid HS-81 pöörlevad ainult 90 kraadi (kuigi on võimalik-ja pole soovitatav-proovida neid muuta 180 kraadini). Lisaks on neil sisemised nailonrattad, mis eemalduvad kergesti, kui proovite servot muuta. Sellist nurkkiirust omava 180 kraadi pöörleva servo leidmiseks oleks raha väärt. Kogu süsteem on seotud keskmise tihedusega puitkiudplaadi (MDF) ja suure tihedusega puitkiudplaadi (HDF) tükkidega. See valiti selle madala hinna (~ 5 dollarit 6'x4 'lehe), lõikamise lihtsuse ja praktiliselt iga pinnaga liidese tõttu. Püsivam lahendus oleks alumiiniumklambrite töötlemine, et kõike koos hoida. Kruvid, mis hoiavad PWM servosid, on standardsed masinakruvid (#10s) koos kuuskantmutritega, mis hoiavad neid teiselt poolt. 1 mm meetrilised masinakruvid, umbes 3/4 tolli, hoiavad AX-12 MDF-i, mis ühendab kaks servot kokku. Kahetoimeline sahtlirada hoiab kogu sõlme all ja rööbasteega kooskõlas.

Samm: tarkvara

Viimane samm on kogu masinas kasutatud tarkvara installimine. See koosneb mõnest üksikust koodist. PC. Pilditöötlus toimub Java Media Framework (JMF) kaudu, mis on saadaval Suni kaudu siin. Samuti on saadaval Sun'i kaudu Java Communications API, et suhelda mootori juhtpaneeliga üle arvuti jadapordi. Java kasutamise ilu seisneb selles, et see * peaks * töötama mis tahes operatsioonisüsteemis, kuigi kasutasime Linuxi distributsiooni Ubuntu. Vastupidiselt levinud arvamusele ei ole Java töötlemiskiirus liiga halb, eriti põhiloopimises (mida nägemisanalüüs kasutab üsna vähe). Nagu ekraanipildilt näha, jälgitakse nii palli kui ka vastaste mängijaid igal kaadri uuendamisel. Lisaks asub tabeli kontuur visuaalselt, mistõttu visuaalse kontuuri loomiseks kasutati sinist maalriteipi. Eesmärgid registreeritakse, kui arvuti ei suuda palli 10 järjestikust kaadrit leida, mis tavaliselt näitab, et pall kukkus mänguväljalt väravasse. Kui see juhtub, käivitab tarkvara olenevalt eesmärgi suunast heli-baiti, et kas ennast rõõmustada või põrutada. Parem süsteem, kuigi meil ei olnud aega selle rakendamiseks, oleks kasutada lihtsat infrapunakiirguri/anduri paari, et avastada palli väravasse. Kogu selles projektis kasutatav tarkvara on saadaval ühes zip -failis, siin. Java -koodi kompileerimiseks kasutage käsku javac. PIC-18F ja PIC-12F koodi levitatakse koos Microchipi MPLAB tarkvaraga.

Samm: veebikaamera kinnitus

Kasutati Philipsi SPC-900NC veebikaamerat, kuigi see pole soovitatav. Selle kaamera spetsifikatsioone võltsisid kas Philipsi insenerid või müügitöötajad. Selle asemel teeks seda iga odav veebikaamera, kui seda opsüsteem toetab. Lisateabe saamiseks veebikaamerate kasutamise kohta linuxi all vaadake seda lehte. Mõõtsime veebikaamera fookuskauguse jaoks vajaliku kauguse, et see sobiks kogu kaameras oleva lauaga. Selle kaamera mudeli puhul osutus see number veidi üle 5 jala. Kaamerale kinnituse valmistamiseks kasutasime riiuliriiulit, mis on saadaval mis tahes suuremas riistvara kaupluses. Riiuliriiulid ulatuvad laua igast neljast nurgast ülespoole ja on ristkinnitatud nurga all alumiiniumist sulgudega. On väga oluline, et kaamera oleks tsentreeritud ja sellel ei oleks nurkpööret, kuna tarkvara eeldab, et x- ja y-telg on tabeliga joondatud.

5. samm: järeldus

Sellelt saidilt saab alla laadida kõik seotud projektifailid. Enamiku saidi sisu varukoopiad leiate siit, minu isiklikust veebimajutajast. See hõlmab lõpparuannet, mis sisaldab nii turundusanalüüsi kui ka asju, mida me muudaksime, meie esialgseid eesmärke ja loendit selle kohta, millised andmed tegelikult saavutati. Projekt EI OLE mõeldud maailma kõige konkurentsivõimelisemaks mängijaks. See on hea tööriist, et näidata rohkem samme, mida sellise metsalise kujundamisel kasutati, ning seda tüüpi robotite korralikku prototüüpi, mis on ehitatud uskumatult madala hinnaga. Selliseid roboteid on maailmas teisigi ja kindlasti paljud neist "peksid" seda robotit. Selle projekti kujundas Georgia Tech'i nelja elektri-/arvutiinseneri rühm vanemdisainiprojektina. Mehaanikainsenerid ei saanud abi ega kasutanud kolmanda osapoole rahastust. See oli suurepärane õppimisprotsess meile kõigile ja vanema disainikursuse aja korralik kasutamine. Tahaksin tänada> meie osakonna nõunik dr James Hamblenit tema pideva abi eest tehnilistes strateegiates> juhtivprofessor dr Jennifer Michaels, selle eest, et me ei heidutanud meid püüdmast ambitsioonikamat projekti> James Steinberg ja Edgar Jones, projekteerimislabori vanemadministraatorid, et saada pidevat abi osade tellimisel, tõrkeotsingul ja "lahedate asjade" leidmisel, mida projektiga madala hinnaga ja kõrge funktsionaalsus> Ja muidugi minu ülejäänud kolm liiget, kellest ükski neist poleks olnud võimalik: Michael Aeberhard, Evan Tarr ja Nardis Walker.