Autonóm csocsóasztal: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

A projekt fő célja egy működő prototípus elkészítése volt az Autonomous Foosball Table (AFT) számára, ahol egy emberi játékos szembesül egy robot ellenféllel. A játék emberi szemszögéből nézve a csocsóasztal nagyon hasonlít egy normál asztalhoz. Az emberi oldalon lévő játékosokat négy fogantyún keresztül irányítják, amelyek ki -be mozgathatók és forgathatók, hogy a játékosok lineárisan mozoghassanak a játéktéren, és rúghassák a labdát az ellenfél kapuja felé. Az autonóm oldal a következőkből áll:> Nyolc szervomotor a foosball asztal fogantyúinak kezelésére> Egy mikrokontroller a szervomotorok aktiválásához és a számítógéppel való kommunikációhoz a webkamera képei, mesterséges intelligencia megvalósítása és kommunikáció a mikrokontrollerrel A megfelelő motorok, amelyek a játékosokat versenyképes sebességgel mozgatják, nagyon drágáknak bizonyultak, ezért alacsonyabb kategóriájú szervókat kellett használni. Bár ezt a konkrét megvalósítást korlátozták a költségek és az idő, a nagyobb áttételi arány gyorsabb játékrobotot eredményezne, bár ez többe kerülne, mint az 500 dolláros alapár (ár tápegység és számítógép nélkül).

1. lépés: A motorvezérlő panel összeszerelése

A mellékelt képek teljes kapcsolási rajzok, valamint a motorvezérlő panel végtermékének képe. Mindezek a szükséges alkatrészek megvásárolhatók a legtöbb nagy online elektronikai üzletben (beleértve a Digi-Key-t és a Mouser-t is. Mellékesen megjegyzendő, hogy az összes itt használt alkatrész átmenő lyukon volt, és így az alkatrészek protoboardra/kenyérlapra szerelhetők., vagy a mellékelt NYÁK -kivitel használatával. Sokkal kisebb csomagot lehet létrehozni számos felületszerelhető alkatrész használatával. Amikor megvalósítottuk, a tervezést, a motorvezérlőket két áramkörre osztottuk, bár ez nem előnyös, ha A kis kék tábla a PWM vezérlő áramkört valósítja meg, amely alapvetően csak egy órás PIC-12F, speciális kóddal.

2. lépés: Szervomotor összeszerelés

Két különböző típusú szervót használnak. Először is, az oldalirányú mozgást négy nagy nyomatékú szervócsoport vezérli: Robotis Dynamixel Tribotix AX-12. Ez a négy egyetlen soros vonalon fut, és elképesztő funkcionalitást biztosít. A nagy forgatónyomaték lehetővé teszi, hogy ezeket a szervókat úgy lehessen áttenni, hogy nagy érintősebességet biztosítsanak az oldalirányú mozgáshoz. Találhattunk egy 3,5 hüvelykes fogaskerekeket és nyomvonalakat a Grainger -től, körülbelül 10 dollárért. A szervók nyomaték-túlterhelés elleni védelmet, egyedi szervo-címzési sémát, gyors kommunikációt, belső hőmérséklet-figyelést, kétirányú kommunikációt stb. Biztosítanak. Ezeknek a szervóknak a hátránya, hogy drágák és nem túl gyorsak (bár a hajtómű segít nekik). Tehát a gyorsabb mozgás érdekében a rúgáshoz Hitec HS-81-eseket használnak. A HS-81-esek viszonylag olcsók, tisztességesen gyors szögsebességgel rendelkeznek, és könnyen kezelhetők (szabványos PWM). A HS-81-esek azonban csak 90 fokban forognak (bár lehetséges-és nem ajánlott-megpróbálni 180 fokra módosítani őket). Ezenkívül belső nejlon fogaskerekekkel rendelkeznek, amelyek könnyen eltávolíthatók, ha megpróbálják módosítani a szervót. Érdemes lenne pénzt keresni, ha olyan 180 fokos forgó szervót találna, amelynek ilyen szögsebessége van. Az egész rendszer közepes sűrűségű farostlemez (MDF) és nagy sűrűségű farostlemez (HDF) darabokkal van összekötve. Ezt alacsony költségei miatt választották (~ 5 dollár egy 6'x4 hüvelykes lapért), könnyű vágás és gyakorlatilag bármilyen felülethez való illesztés. Állandóbb megoldás lenne az alumínium konzolok megmunkálása, hogy mindent egyben tartsanak. A PWM szervókat tartó csavarok szabványos gépcsavarok (#10 -esek), hatlapú anyákkal, amelyek a másik oldalról tartják őket. 1 mm-es metrikus gépcsavarok, körülbelül 3/4 hosszúak, tartják az AX-12-t az MDF-ben, amely összeköti a két szervót. A kettős működésű fiókos sín az egész szerelvényt lefelé tartja és egy vonalban tartja a vágányt.

3. lépés: Szoftver

Az utolsó lépés az összes szoftver telepítése a gépre. Ez néhány egyedi kódrészletből áll:> A kód fut a képfeldolgozó számítógépen> A kód fut a PIC-18F mikrokontrolleren> A kód fut a PIC-12F mikrokontrollereken Két előfeltétele van a képfeldolgozás telepítéséhez PC. A képfeldolgozás a Java Media Framework (JMF) segítségével történik, amely itt elérhető a Sun -on keresztül. A Sunon keresztül is elérhető Java Communications API kommunikációra szolgál a motor vezérlőpaneljével, a számítógép soros portján keresztül. A Java használatának szépsége az, hogy * minden operációs rendszeren * futnia kell, bár Ubuntut, linuxos disztribúciót használtunk. A közhiedelemmel ellentétben a Java feldolgozási sebessége nem túl rossz, különösen az alapvető ciklusokban (amelyeket a látáselemzés elég sokat használ). Amint a képernyőképen látható, a labda és az ellenfél játékosai is nyomon követhetők minden képfrissítéskor. Ezenkívül az asztal körvonalai vizuálisan helyezkednek el, ezért kék festők szalagját használták vizuális körvonal létrehozásához. A gólok akkor kerülnek regisztrálásra, ha a számítógép 10 egymást követő képkockában nem találja meg a labdát, ami általában azt jelzi, hogy a labda a kapuba esett a játékfelületről. Amikor ez megtörténik, a szoftver hangbájtot kezdeményez, hogy vagy felvidítsa magát, vagy bujálja az ellenfelet, a cél irányától függően. Jobb rendszer, bár nem volt időnk megvalósítani, ha egy egyszerű infravörös sugárzó/érzékelő párral érzékeljük a labdát a célba. A projektben használt összes szoftver egyetlen zip fájlban érhető el, itt. A Java -kód fordításához használja a javac parancsot. A PIC-18F és PIC-12F kódokat a Microchip MPLAB szoftverével terjesztik.

4. lépés: Webkamera -rögzítés

Philips SPC-900NC webkamerát használtak, bár nem ajánlott. Ennek a fényképezőgépnek a specifikációit vagy a Philips mérnökei vagy értékesítői hamisították meg. Ehelyett bármely olcsó webkamera megteszi, ha az operációs rendszer támogatja. Ha többet szeretne megtudni a webkamerák linux alatt történő használatáról, nézze meg ezt az oldalt. Megmértük a webkamera gyújtótávolságához szükséges távolságot, hogy elférjen a keretben a teljes csocsóasztal. Ennél a fényképezőgép -modellnél ez a szám valamivel több mint 5 lábnak bizonyult. Bármely nagyobb hardverüzletben beszerezhető polcállványokat használtunk a kamera rögzítéséhez. A polcállványok az asztal négy sarkából felfelé nyúlnak, és ferde alumínium konzolokkal vannak keresztbe merevítve. Nagyon fontos, hogy a kamera középre legyen állítva és ne legyen szögben elforgatva, mivel a szoftver feltételezi, hogy az x- és y-tengely az asztalhoz igazodik.

5. lépés: Következtetés

Az összes kapcsolódó projektfájl letölthető erről a webhelyről. A webhely tartalmának többségéről készült biztonsági másolat itt található, a személyes internetes tárhelyemen. Ez magában foglalja a zárójelentést, amely tartalmaz egy marketing elemzést, valamint azokat a dolgokat, amelyeket megváltoztatnánk, az eredeti céljainkat és a ténylegesen elért specifikációk listáját. A projekt NEM a világ legversenyképesebb szereplője. Ez egy jó eszköz arra, hogy többet mutasson be egy ilyen fenevad tervezésénél alkalmazott lépésekből, valamint egy ilyen típusú robot hihetetlen prototípusát, amely hihetetlenül alacsony költséggel készült. Vannak más ilyen robotok is a világon, és bizonyára sokan közülük "megvernék" ezt a robotot. Ezt a projektet a Georgia Tech négy elektromos/számítástechnikai mérnökeinek csoportja tervezte vezető tervezési projektként. Gépészmérnökök nem kaptak segítséget, és nem használtak fel külső finanszírozást. Nagyszerű tanulási folyamat volt mindannyiunk számára, és tisztességesen kihasználtuk a vezető tervezői tanfolyamok idejét. Szeretném megköszönni> Dr. James Hamblennek, szakosztályunk tanácsadójának a folyamatos segítséget a technikai stratégiákban> Dr. Jennifer Michaels, a vezető professzor, amiért nem tántorítottak el minket attól, hogy egy ambiciózusabb projektet kísérletezzünk> James Steinberg és Edgar Jones, a tervezési laboratórium vezető adminisztrátorai, folyamatos segítségért az alkatrészek megrendelésében, a hibaelhárításban és a „menő dolgok” megtalálásában, amelyeket alacsony költséggel és magas funkcionalitás> És természetesen a csapatom másik három tagja, akik közül egyik sem lett volna lehetséges: Michael Aeberhard, Evan Tarr és Nardis Walker.