Tabela autonome e Foosball: 5 hapa (me fotografi)

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

Qëllimi kryesor i projektit ishte të përfundonte një prototip pune për një Tabela Autonome Foosball (AFT), ku një lojtar njerëzor përballet me një kundërshtar robotik. Nga këndvështrimi njerëzor i lojës, tryeza e futbollit është shumë e ngjashme me një tryezë të rregullt. Lojtarët (anët) nga ana njerëzore kontrollohen përmes një serie prej katër dorezash që mund të lëvizen brenda dhe jashtë dhe të rrotullohen për të lëvizur lojtarët në mënyrë lineare në të gjithë fushën e lojës dhe për të goditur topin drejt portës së kundërshtarit. Ana autonome përbëhet nga:> Tetë servo motorë të përdorur për të manipuluar dorezat e tavolinës së futbollit> Një mikrokontrollues për të aktivizuar servo motorët dhe për të komunikuar me kompjuterin> Një kamerë uebi e montuar mbi kokë për të gjurmuar topin dhe lojtarët> Një kompjuter për të përpunuar imazhet e kamerës në internet, zbatojnë inteligjencën artificiale dhe komunikojnë me mikrokontrollues Kufizimet e buxhetit për prototipin e ngadalësuan projektin dhe e mbanin funksionalitetin e tij në minimum. Motorët e duhur për të lëvizur lojtarët me një shpejtësi konkurruese u zbuluan se ishin shumë të shtrenjta, kështu që duheshin përdorur shërbime të nivelit më të ulët. Ndërsa ky zbatim i veçantë ishte i kufizuar nga kostoja dhe koha, një raport më i madh i ingranazheve do të jepte një robot që luante më shpejt, edhe pse duke bërë kështu do të kushtonte më shumë se çmimi bazë $ 500 (çmim pa furnizim me energji elektrike dhe kompjuter).

Hapi 1: Montimi i Bordit të Kontrollit të Motorit

Imazhet e bashkangjitura janë një skemë e qarkut të plotë, si dhe një fotografi e produktit përfundimtar për bordin e kontrollit të motorit. Të gjitha këto pjesë të kërkuara mund të blihen në shumicën e dyqaneve kryesore elektronike në internet (përfshirë Digi-Key dhe Mouser. Si një shënim anësor, të gjitha pjesët e përdorura këtu ishin përmes vrimës, dhe kështu, pjesët mund të mblidhen në një pllakë proto/bord, ose duke përdorur modelin e bashkangjitur të PCB -së. Një paketë shumë më e vogël mund të krijohet duke përdorur një numër pjesësh të montimit në sipërfaqe. Kur zbatuam, projektimin, i ndamë kontrollet e motorit në 2 qarqe, megjithëse nuk ka asnjë avantazh për ta bërë këtë përveç çdo skemë e veçantë e kabllove e përdorur. Tabela e vogël blu zbaton qarkun e kontrollit PWM, i cili në thelb është vetëm një PIC-12F me orë me një kod të specializuar.

Hapi 2: Asambleja e Servo Motor

Përdoren dy lloje të ndryshme servos. Së pari, lëvizja anësore kontrollohet nga një grup prej katër servos me çift rrotullues të lartë: Robotis Dynamixel Tribotix AX-12. Këto katër funksionojnë në një linjë serike të vetme dhe ofrojnë funksionalitet të mahnitshëm. Çift rrotullues i lartë u mundëson këtyre servos të përshtaten në atë mënyrë që siguron një shpejtësi të madhe tangjenciale për lëvizjen anësore. Ne ishim në gjendje të gjenim një grup ingranazhesh dhe shinash 3.5 inç për të shkuar me ta nga Grainger me një kosto prej rreth 10 dollarë për secilën. Servo-të ofrojnë mbrojtje nga mbingarkesa e çift rrotullues, një skemë e adresimit të servo-ve individuale, komunikime të shpejta, monitorim i brendshëm i temperaturës, komunikime me dy drejtime, etj. Ana negative e këtyre servove është se ato janë të shtrenjta dhe jo shumë të shpejta (megjithëse ingranazhi i ndihmon ata). Pra, për të marrë lëvizje më të shpejtë për goditje, përdoren Hitec HS-81. HS-81 janë relativisht të lira, kanë një shpejtësi këndore mjaft të shpejtë dhe janë të lehta për tu ndërlidhur (PWM standarde). Sidoqoftë, HS-81 rrotullohen vetëm 90 gradë (megjithëse është e mundur-dhe nuk rekomandohet-të përpiqeni t'i modifikoni ato në 180 gradë). Për më tepër, ato kanë ingranazhe najloni të brendshme që zhvishen lehtë nëse përpiqeni të modifikoni servo. Do të ishte me vlerë paratë për të gjetur një servo rrotulluese 180 gradë që ka këtë lloj shpejtësie këndore. I gjithë sistemi është i lidhur së bashku me copa të fibrave me densitet të mesëm (MDF) dhe fibra me densitet të lartë (HDF). Kjo u zgjodh për koston e saj të ulët (5 dollarë për një fletë 6'x4 '), lehtësinë e prerjes dhe aftësinë për t'u ndërlidhur me pothuajse çdo sipërfaqe. Një zgjidhje më e përhershme do të ishte përpunimi i kllapave të aluminit për të mbajtur gjithçka së bashku. Vidhat që mbajnë servot PWM në vend janë vida standarde të makinerisë (#10s) me arra gjashtëkëndore që i mbajnë nga ana tjetër. Vida makineri metrike 1mm, rreth 3/4 në gjatësi, mbajnë AX-12 në MDF që lidh dy servos së bashku. Një udhë sirtari me veprim të dyfishtë mban të gjithë montimin poshtë dhe në linjë me shinën.

Hapi 3: Softuer

Hapi i fundit është të instaloni të gjithë programet e përdorura në makinë. Kjo përbëhet nga disa pjesë individuale të kodit:> Kodi i ekzekutuar në kompjuterin e përpunimit të imazhit> Kodi i ekzekutuar në mikrokontrolluesin PIC-18F> Kodi i ekzekutuar në secilin nga mikrokontrolluesit PIC-12F Ekzistojnë dy parakushte për të instaluar në përpunimin e imazhit PC Përpunimi i imazhit bëhet përmes Java Media Framework (JMF), i cili është i disponueshëm përmes Sun këtu. Gjithashtu i disponueshëm përmes Sun, Java Communications API përdoret për të komunikuar me bordin e kontrollit të motorit, përmes portës serike në kompjuter. Bukuria e përdorimit të Java është se ajo * duhet * të funksionojë në çdo sistem operativ, megjithëse kemi përdorur Ubuntu, një shpërndarje linux. Përkundër mendimit të përhapur, shpejtësia e përpunimit në Java nuk është shumë e keqe, veçanërisht në rrethin bazë (të cilin analiza e vizionit e përdor mjaft). Siç shihet në pamjen e ekranit, si topi ashtu edhe lojtarët kundërshtarë gjurmohen në çdo përditësim të kornizës. Përveç kësaj, skica e tabelës është e vendosur vizualisht, kjo është arsyeja pse kaseta e piktorëve blu u përdor për të krijuar një skicë vizuale. Golat regjistrohen kur kompjuteri nuk mund ta gjejë topin për 10 korniza të njëpasnjëshme, zakonisht duke treguar se topi ra në portë, jashtë sipërfaqes së lojës. Kur kjo të ndodhë, softueri fillon një bajt të shëndoshë ose për të brohoritur veten ose për të nxitur kundërshtarin, në varësi të drejtimit të golit. Një sistem më i mirë, megjithëse nuk kishim kohë për ta zbatuar atë, do të ishte përdorimi i një çifti të thjeshtë emetues/sensor me rreze infra të kuqe për të zbuluar topin që bie në portë. I gjithë softueri i përdorur në këtë projekt është i disponueshëm në një skedar të vetëm zip, këtu Për të përpiluar kodin Java, përdorni komandën javac. Kodi PIC-18F dhe PIC-12F shpërndahet me softuerin MPLAB të Microchip.

Hapi 4: Montimi i kamerës në internet

U përdor një kamer në internet Philips SPC-900NC, megjithëse nuk rekomandohet. Karakteristikat për këtë aparat fotografik u falsifikuan ose nga stafi inxhinierik ose shitës në Philips. Në vend të kësaj, çdo webcam i lirë do të bënte, për sa kohë që mbështetet nga sistemi operativ. Për më shumë informacion në lidhje me përdorimin e kamerave në internet nën linux, shikoni këtë faqe. Ne matëm distancën e kërkuar nga gjatësia fokale e kamerës për të përshtatur të gjithë tryezën e futbollit në kornizë. Për këtë model kamera, ai numër doli të ishte pak më shumë se 5 metra. Ne përdorëm raftet e rafteve të disponueshëm nga çdo dyqan i madh i pajisjeve për të ndërtuar një montues për kamerën. Raftet e rafteve shtrihen lart nga secila nga katër qoshet e tryezës dhe janë të ndërthurura nga kllapa alumini me kënd. Veryshtë shumë e rëndësishme që kamera të jetë e përqendruar dhe të mos ketë rrotullim këndor, meqenëse softueri supozon se boshti x dhe y janë rreshtuar në tabelë.

Hapi 5: Përfundimi

Të gjithë skedarët e projektit të lidhur mund të shkarkohen në këtë faqe. Një kopje rezervë e shumicës së përmbajtjes së faqes mund të gjendet këtu, në hostin tim personal në internet. Kjo përfshin raportin përfundimtar, i cili ka një analizë marketingu, si dhe gjërat që ne do të ndryshonim, qëllimet tona origjinale dhe një listë të asaj që specifikimet u arritën në të vërtetë. Projekti NUK është menduar të jetë lojtari më konkurrues në botë. Shtë një mjet i mirë për të treguar më shumë nga hapat e përdorur në hartimin e një bishë të tillë, si dhe një prototip të mirë të këtij lloji të robotëve të ndërtuar për një kosto tepër të ulët. Ka robotë të tjerë të tillë në botë, dhe sigurisht, shumë prej tyre do ta "rrahnin" këtë robot. Ky projekt u hartua nga një grup prej katër inxhinierësh elektrikë/kompjuterësh në Georgia Tech si një projekt i lartë projektimi. Asnjë ndihmë nuk u mor nga asnjë inxhinier mekanik dhe asnjë financim i palëve të treta nuk u përdor. Ishte një proces i shkëlqyer mësimi për të gjithë ne dhe një përdorim i mirë i kohës së kursit të dizajnit të lartë. Unë do të doja të falënderoja> Dr. James Hamblen, këshilltarin tonë të seksionit, për ndihmën e tij të vazhdueshme në strategjitë teknike> Dr. Jennifer Michaels, profesoreshë kryesore, për të mos na dekurajuar nga përpjekja për një projekt më ambicioz> James Steinberg dhe Edgar Jones, administratorët e lartë të laboratorit të projektimit, për ndihmë të vazhdueshme në porositjen e pjesëve, zgjidhjen e problemeve dhe gjetjen e "gjërave të lezetshme" për t'i hedhur në projekt me kosto të ulët dhe funksionalitet i lartë> Dhe sigurisht, tre anëtarët e tjerë të ekipit tim, nga të cilët, asnjë nga këto nuk do të ishte e mundur: Michael Aeberhard, Evan Tarr dhe Nardis Walker.