Navigoni Robotin me Sensorë Këpucësh, Pa GPS, H/O Hartë: 13 Hapa (me Fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Nga obluobluFollow About: oblu është një sensor navigimi i brendshëm Më shumë rreth oblu »

Roboti lëviz në një shteg të para-programuar dhe transmeton (përmes bluetooth) informacionin e tij aktual të lëvizjes në një telefon për gjurmimin në kohë reale. Arduino është para-programuar me shteg dhe oblu përdoret për të ndjerë lëvizjen e robotit. oblu transmeton informacionin e lëvizjes tek Arduino në interval të rregullt. Bazuar në këtë, Arduino kontrollon lëvizjet e rrotave për të lejuar robotin të ndjekë rrugën e paracaktuar.

Hapi 1: HYRJE E SHKURTR

Projekti ka të bëjë me lëvizjen e robotit në një rrugë të paracaktuar me saktësi, pa përdorur GPS ose WiFi ose Bluetooth për pozicionimin, madje as hartën ose planin e paraqitjes së ndërtesës. Dhe vizatoni rrugën e saj aktuale (në shkallë), në kohë reale. Bluetooth mund të përdoret si zëvendësim i telit, për transmetimin e informacionit të vendndodhjes në kohë reale.

Hapi 2: TREGIMI INTERESUES HISTORIK

Agjenda kryesore e ekipit tonë është të zhvillojë sensorë të navigimit të këmbësorëve të montuar në këpucë. Sidoqoftë, na u afrua nga një grup kërkimor akademik me kërkesën për të lundruar në robot brenda dhe monitoruar njëkohësisht pozicionin e tij në kohë reale. Ata donin të përdornin një sistem të tillë për të hartuar rrezatimin në një dhomë të mbyllur ose të zbulonin rrjedhje gazi në një strukturë industriale. Vende të tilla janë të rrezikshme për qeniet njerëzore. duke kërkuar një zgjidhje të fortë për navigimin brenda robotit tonë me bazë Arduino.

Zgjedhja jonë e qartë për çdo modul të sensorit të lëvizjes (IMU) ishte "oblu" (Ref mbi imazhin). Por pjesa e ndërlikuar këtu ishte se firmueri ekzistues i oblu ishte i përshtatshëm për llogaritjen e vdekur të këmbësorëve (PDR) ose Navigacion për këmbësorë, me fjalë të thjeshta. Performanca PDL e oblu në ambiente të mbyllura si një IMU e montuar në këmbë është mjaft mbresëlënëse. Disponueshmëria e aplikacionit Android (Xoblu) për ndjekjen në kohë reale të oblu si sensor këpucësh, shton avantazhin. Sidoqoftë, sfida ishte përdorimi i algoritmit të tij ekzistues i cili bazohet në modelin e ecjes njerëzore, për lundrimin në robot dhe monitorimin e tij.

Hapi 3: HYRJE E SHKURTR N TO "oblu"

"oblu" është një platformë zhvillimi e miniaturizuar, me kosto të ulët dhe me burim të hapur që synon aplikacione të ndjeshme të lëvizjes që vishen. Isshtë me bateri të rimbushshme Li-ion dhe funksionon dhe lejon ngarkimin e baterisë USB në bord. Ka një modul në bord Bluetooth (BLE 4.1) për komunikim pa tel. "oblu" strehon një mikrokontrollues me pika lundruese 32-bit (AT32UC3C të Atmel) i cili lejon zgjidhjen e ekuacioneve komplekse të navigimit në bord. Prandaj, dikush kryen të gjithë përpunimin e lëvizjes në vetë oblu dhe transmeton vetëm rezultatin përfundimtar. Kjo e bën integrimin e oblu me sistemin e asociuar jashtëzakonisht të thjeshtë. "oblu" gjithashtu pret grupin multi-IMU (MIMU) i cili lejon shkrirjen e sensorit dhe rrit performancën e ndjesisë së lëvizjes. Qasja MIMU shton veçantinë e "oblu".

llogaritjet e brendshme të oblu bazohen në ecjen njerëzore. oblu jep zhvendosjen midis dy hapave të njëpasnjëshëm dhe ndryshimin në titull. Si - kur këmba bie në kontakt me tokën, shpejtësia e tabanit është zero, domethënë e vetmja është në vend. Në këtë mënyrë oblu zbulon 'hapat' dhe korrigjon disa gabime të brendshme. Dhe ky korrigjim i shpeshtë i gabimeve, rezulton në performancë të shkëlqyeshme të përcjelljes. Pra, këtu qëndron kapja. Po sikur roboti ynë të ecë në të njëjtën mënyrë - lëvizni, ndaloni, lëvizni, ndaloni.. Në fakt, oblu mund të përdoret për çdo objekt, lëvizja e të cilit ka momente të rregullta zero dhe jozero. Kështu ne ecëm përpara me oblu dhe në pak kohë ne mund të mblidhnim robotin tonë dhe sistemin e gjurmimit.

Hapi 4: ÇFAR SHT P USRDORIMI I "oblu"?

Ne kalojmë gati 70% të kohës sonë brenda. Prandaj, ka shumë aplikacione që kërkojnë lundrim të brendshëm të njerëzve dhe makinave. Zgjidhja më e përdorur për pozicionimin është GPS/GNSS me bazë satelitore e cila është e mirë për navigacion në natyrë. Ai dështon në mjediset e brendshme ose në mjediset urbane të cilat nuk janë të arritshme për qiellin e pastër. Aplikime të tilla janë gjeo-studimi i lagjeve të varfra ose zonave nën kulm të rëndë të pemëve, lundrimi i brendshëm i robotëve, pozicionimi i agjentëve të shpëtimit 'për shuarjen e zjarrit, aksidentet në miniera, lufta urbane etj.

Paraardhësi i oblu u prezantua si një sensor këpucësh shumë kompakt (ose një sensor PDR) për pozicionimin e zjarrfikësve, i cili më vonë u azhurnua dhe u modifikua si një platformë zhvillimi shumë e konfigurueshme për krijuesit që kërkojnë saktësi të lehtë- zgjidhje e përballueshme e ndjeshmërisë inerciale për lundrimin e brendshëm të njerëzve, si dhe robotëve. Deri më tani, përdoruesit e oblu kanë demonstruar aplikimet e tij në gjurmimin e këmbësorëve, sigurinë industriale dhe menaxhimin e burimeve, policimin taktik, gjeo-vëzhgimin e zonës pa GPS, robotin vetë-navigues, robotikën ndihmës, lojërat, AR/VR, trajtimin e çrregullimeve të lëvizjes, të kuptuarit e fizikës i lëvizjes etj. oblu është i përshtatshëm për aplikime me kufizime hapësinore, p.sh shqisat e lëvizshme të veshshme. Mund të përdoret gjithashtu si një IMU pa tel, falë Bluetooth-it në bord. Prania e aftësisë së përpunimit të pikës lundruese në bord, së bashku me katër grupe IMU, bën të mundur bashkimin e sensorit dhe përpunimin e lëvizjes brenda vetë modulit, i cili nga ana tjetër rezulton në ndjeshmërinë e lëvizjes shumë të saktë.

Hapi 5: TREGIMI I PROJEKTIT

Historia e këtij projekti është në video…

Hapi 6: PESRSHKRIMI I SISTEMIT

Roboti lëviz në një shteg të para-programuar dhe transmeton (përmes bluetooth) informacionin e tij aktual të lëvizjes në një telefon për gjurmimin në kohë reale.

Arduino është para-programuar me shteg dhe oblu përdoret për të ndjerë lëvizjen e robotit. oblu transmeton informacionin e lëvizjes tek Arduino në interval të rregullt. Bazuar në këtë, Arduino kontrollon lëvizjet e rrotave për të lejuar robotin të ndjekë rrugën e paracaktuar.

Rruga e robotit është programuar si një grup segmentesh të linjës së drejtë. Çdo segment i linjës përcaktohet nga gjatësia dhe orientimi i tij në lidhje me atë të mëparshëm. Lëvizja e robotit mbahet e matur, domethënë lëviz në vijë të drejtë, por në segmente më të vogla (le të thërrasim 'hapa' për thjeshtësi). Në fund të çdo hapi, oblu transmeton gjatësinë e hapit dhe shtrirjen e devijimit (ndryshimi i orientimit) nga vija e drejtë, në Arduino. Arduino korrigjon shtrirjen e robotit në çdo hap në marrjen e një informacioni të tillë, nëse gjen devijim nga vija e drejtë e paracaktuar. Sipas programit, roboti gjithmonë supozohet të lëvizë në një vijë të drejtë. Sidoqoftë, mund të devijojë nga vija e drejtë dhe mund të ecë në një kënd të caktuar ose rrugë të pjerrët për shkak të jo-idealeve si sipërfaqja e pabarabartë, çekuilibri i masës në montimin e robotëve, çekuilibri arkitektonik ose elektrik në motorët DC ose orientimi i rastësishëm i rrotës së përparme të lirë. Merrni një hap.. korrigjoni titullin tuaj … ecni përpara. Roboti gjithashtu lëviz mbrapsht nëse udhëton më shumë se gjatësia e programuar e atij segmenti të veçantë të linjës. Gjatësia e hapit tjetër varet nga distanca e mbetur që do të mbulohet nga ai segment i veçantë i linjës së drejtë. Roboti bën hapa të mëdhenj kur distanca që do të përshkohet është më e madhe dhe bën hapa më të vegjël pranë destinacionit (pra fundi i çdo segmenti të linjës së drejtë). oblu transmeton të dhëna në Arduino dhe telefon (përmes bluetooth) njëkohësisht. Xoblu (aplikacioni Android) kryen një llogaritje të thjeshtë për të ndërtuar rrugën e bazuar në informacionin e lëvizjes të marrë nga roboti, i cili përdoret për gjurmimin në kohë reale në telefon. (Ndërtimi i rrugës duke përdorur Xoblu është ilustruar në imazhin e dytë).

Si përmbledhje, oblu ndjen lëvizjen dhe komunikon informacionin e lëvizjes tek Arduino dhe telefoni në intervale të rregullta. Bazuar në rrugën e programuar dhe informacionin e lëvizjes (dërguar nga oblu), Arduino kontrollon lëvizjet e rrotave. Lëvizja e robotit NUK kontrollohet nga distanca, përveç komandave të fillimit/ndalimit.

Për firmware të oblu vizitoni

Për kodin Aurduino të robotit vizitoni

Hapi 7: MODELIMI I RRUGS

Roboti mund të kontrollohet më së miri nëse ecën vetëm në segmente të linjës së drejtë. Prandaj, rruga duhet së pari të modelohet si një grup segmentesh të drejta. Fotografitë përmbajnë disa rrugë shembullore dhe përfaqësimet e tyre në drejtim të zhvendosjes dhe orientimit. Kështu programohet rruga në Arduino.

Gjithashtu çdo shteg i cili është një grup segmentesh të drejta, mund të përcaktohet dhe programohet në Arduino.

Hapi 8: KUVENDI QARKUT

Diagrami i integrimit të nivelit të lartë. Arduino dhe oblu janë pjesë e montimit të harduerit. UART përdoret për komunikim midis Arduino dhe oblu. (Ju lutemi vini re lidhjen Rx/Tx.) Drejtimi i rrjedhës së të dhënave është vetëm për referencë. I gjithë asambleja e harduerit komunikon me smartphone (Xoblu) duke përdorur bluetooth.

Hapi 9: DIAGRAMA E QARKUT

Lidhjet e detajuara elektrike midis Arduino, oblu, drejtuesit të motorit dhe baterisë.

Hapi 10: PROTOKOLLI I KOMUNIKIMIT:

Më poshtë është mënyra se si zhvillohet komunikimi i të dhënave midis sensorit oblu të montuar në robot dhe smartphone, domethënë Xoblu:

Hapi 1: Xoblu dërgon komandën START në oblu Hapi 2: oblu pranon marrjen e komandës duke dërguar ACK të përshtatshme në Xoblu Hapi 3: oblu dërgon paketën DATA që përmban infromacionin e zhvendosjes dhe orientimit për çdo hap, në çdo hap, në Xoblu. (hapi = sa herë që zbulon lëvizje zero ose zbulohet ngecje). Hapi 4: Xoblu pranon marrjen e paketës së fundit të DATA duke dërguar ACK të përshtatshme në oblu. (Cikli i hapave 3 dhe 4 përsëritet derisa Xoblu dërgon STOP. Me marrjen e komandës STOP, oblu ekzekuton Hapin 5) Hapi 5: STOP - (i) Ndaloni përpunimin në oblu (ii) Ndaloni të gjitha rezultatet në oblu Ju lutemi referojuni Shënimit të Aplikimit të oblu për detajet e START, ACK, DATA dhe STOP

Hapi 11: SI PUNON "oblu" IMU (opsionale):

Paraqitja e disa referencave mbi pasqyrën e oblu dhe parimin bazë të funksionimit të sensorëve PDR të montuar në këmbë:

Kodi burim i disponueshëm i oblu është i drejtuar drejt navigimit të montuar në këmbë. Dhe është optimizuar më së miri për atë qëllim. Videoja më poshtë mbulon parimin bazë të funksionimit të saj:

Këtu janë disa artikuj të thjeshtë për sensorët PDR të montuar në këmbë: 1. Ndiqni hapat e mi

2. Vazhdoni të gjurmoni hapat e mi

Ju mund t'i referoheni këtij dokumenti për detaje mbi llogaritjen e vdekjeve të këmbësorëve duke përdorur sensorë këmbësh.

Hapi 12: Vizitoni "oblu.io" (opsionale)

Shikoni videon për aplikimet e mundshme të "oblu":

---------------- Ju lutemi ndani komentet, sugjerimet dhe lini komentet. Urimet më të mira!

Hapi 13: PMPRBRSIT

1 oblu (një platformë zhvillimi IMU me burim të hapur)

1 Smart Motor Robot i Kutisë së Baterisë së Makinës Shasia DIY Shifruesi i Shpejtësisë për Arduino

1 Gjysmë Madhësia e Breadboard pa Solderless

1 Tela bluzë meshkuj/femra

2 Kondensator 1000 µF

1 Texas Instruments Dual H-Bridge drejtues motorësh L293D

1 Arduino Mega 2560 & Genuino Mega 2560

4 Amazon Web Services AA 2800 Ni-MH Rimbushëse