Robot se može kontrolisati na različite načine. Osnovna istraživanja Internetom kontrolirani roboti

10.09.2021

Dugo sam sanjao da napravim Wi-Fi robota kojim bi se moglo upravljati daljinski. I konačno je došao dan kada sam mogao da kontrolišem robota preko interneta, vidim i čujem sve što se oko njega dešava.
Pozivam zainteresovane na mačku

Za izradu robota korištene su sljedeće komponente:

Ovako izgleda robot kojeg sam sastavio, bez gornjeg poklopca.

Sada je sve u redu:

Montaža platforme robota:

Lokacija komponenti na matična ploča. Instalirao sam samo Arduino Nano, drajver motora i HC emiter zvuka:

Wr703N ruter je pričvršćen na dno platforme robota dvostranom trakom:

Web kamera je pričvršćena na kut namještaja, na standardne rupe platforme predviđene za servomotore:

CyberWrt je firmver kompajliran na bazi OpenWrt-a i namijenjen prvenstveno robotima, pametnim domovima i drugim uređajima izgrađenim na bazi popularnih modela Tp-Link mr3020 i Wr703N rutera. CyberWrt ima maksimalnu moguću količinu slobodnog prostora za instaliranje paketa - 1.25MB. Po defaultu, web server je instaliran i sve operacije se mogu obavljati preko ugrađenog web sučelja. Odmah nakon flešovanja, ruter je dostupan na mreži putem kabla i WiFi kao pristupne tačke. Putem web sučelja možete raditi u " komandna linija» - preko web terminala i u file manager, u kojem možete uređivati, preuzimati, brisati, kreirati, kopirati datoteke i još mnogo toga.

Nakon flešovanja rutera, dostupan je kao WiFi hotspot pristupite pod imenom “CyberBot”, povežite se s njim, idite na početna stranica ruter. Ovako izgleda web interfejs odmah nakon instaliranja firmvera.

Instalirajte module FTDI Driver, Video Driver i CyberBot-2.

Treperi Arduino kontroler.

Programski kod robota se pokazao prilično jednostavnim, ali je dovoljan za daljinsko upravljanje robotom putem lokalna mreža ili internet.
Kod je prilagođen za Arduino kontrolere sa ATmega168/328 na ploči i koristi CyberLib biblioteku.
Ova biblioteka pomaže da se izvuče maksimum iz kontrolera i smanji količina konačnog koda
Kod koristi WDT da spriječi smrzavanje robota.
Kod također podržava kontrolu kamere duž X i Y osi, ali nisam imao besplatne servo i nisam mogao koristiti ovu funkciju:

Kod za Arduino

#include #include Servo myservo1; Servo myservo2; dugo prethodniMillis; http://cyber-place.ru/attachment.php?attachmentid=600&d=1389429469 uint8_t LedStep = 0; // Brojač int i; boolean light_stat; uint8_t inByte; uint8_t brzina=255; // maksimalna brzina po defaultu #define init (D4_Out; D5_Out; D6_Out; D7_Out; D8_Out; D11_Out; D12_Out;) void setup() ( myservo1.attach(9); // Povezivanje servosa na port myservo2.attach(10); // Povezivanje servos na port init; //Inicijalizacija portova D11_Low; //Zvučnik ISKLJUČEN randomSeed(A6_Read); //Dobij nasumične vrijednosti horn(); //audio obavještenje da je robot spreman UART_Init(57600);//Inicijalizacija porta za komunikacija s ruterom wdt_enable (WDTO_500MS ); ) void loop() (nepotpisana duga currentMillis = millis(); if (LedStep == 0 && currentMillis - prethodniMillis > 500)( // Kašnjenje 0,5 sek. previousMillis =S currentMillis = L1 ; ) if (LedStep == 1 && currentMillis - prethodni Millis > 500)( // Odgoda 0,5 sec. previousMillis = currentMillis; LedStep = 2; ) if (LedStep == 2 && currentMillis - prethodni Millis > 500)( 5 sec Delay LedStep = 0; ) if (UART_ReadByte(inByte)) //Ako je nešto stiglo ( switch (inByte) // Da vidimo koja je naredba došla ( case "x": // Zaustavljanje robota robot_stop(); break; case "W": // Pomicanje naprijed robot_go(); break; case "D": // Rotiranje lijevo robot_rotation_left(); break; slučaj "A": // Rotiranje udesno robot_rotation_right(); break; case "S": // Pomicanje unazad robot_back(); break; case "U": // Kamera se pomera gore myservo1.write(i -= 20); break; case "J": // Kamera se pomera dole myservo1.write(i += 20); break; case "H": // Kamera se rotira udesno myservo2.write(i += 20); break; slučaj "K": // Kamera rotira lijevo myservo2.write(i -= 20); break; slučaj "B": // Blaster D12_High; break; case "C": // Klaxon horn(); break; slučaj "V": // Uključivanje/isključivanje farova if(light_stat) ( D8_Low; light_stat=false; ) else ( D8_High; light_stat=true; ) break; ) if(inByte>47 && inByte<58) speed=(inByte-47)*25+5; //принимаем команду и преобразуем в скорость } wdt_reset(); } void horn() { for(uint8_t i=0; i<12; i++) beep(70, random(100, 2000)); //звуковое оповещение } void robot_go() { D4_Low; analogWrite(5, speed); analogWrite(6, speed); D7_Low; } void robot_back() { D4_High; analogWrite(5, 255-speed); analogWrite(6, 255-speed); D7_High; } void robot_stop() { D4_Low; analogWrite(5, 0); analogWrite(6, 0); D7_Low; } void robot_rotation_left() { D4_Low; analogWrite(5, speed); analogWrite(6, 255-speed); D7_High; } void robot_rotation_right() { D4_High; analogWrite(5, 255-speed); analogWrite(6, speed); D7_Low; }

Sve je sastavljeno i prošiveno, sada uključujemo robota i daljinski njime upravljamo.
Na računaru, pored dugmadi na ekranu, možete njime upravljati i sa tastature pomoću tastera W, A, D, S, X

objavljujem video:

U budućnosti planiram naučiti robota da se kreće u prostoru i crta mapu sobe.

Na internetu postoji ogroman broj uputa za sastavljanje raznih modela robota. Pokušajmo sastaviti vlastiti model kućnog Wi-Fi robota koristeći informacije s foruma Cyber-place, djelomično iz online trgovine. Isplativo je naručiti mnoge rezervne dijelove direktno iz Kine (Ebay, Aliexpress). Ovo će značajno smanjiti budžet.
Izložen je njegov pogled na teoriju i dizajn modernih robota.

Funkcionalni pogled na robota

Kretanje po površini prema komandi operatera,
Emitujte video sa širokim uglom gledanja.

Kontrolni blok

Univerzalni Carduino Nano V7 kontroler

Mikrokontroler: ATmega328
Ulazni napon: 5V do 30V
Frekvencija takta: 16 MHz
Flash memorija: 32 KB
RAM (SRAM): 2 KB

CyberBot robot matična ploča

Ploča je dizajnirana za povezivanje različitih Arduino uređaja ili analognih uređaja na nju preko standardnih sučelja.

Upravljački modul motora - Štit motora

Može povezati i kontrolirati dva DC motora ili 4 koračna motora. Sadrži HG7881 dvokanalni drajver motora.
Snaga: 2.5V do 12V
Potrošnja struje po kanalu: do 800 mA

Motori sa reduktorima

Motor sa reduktorom sa omjerom prijenosa 1:48
Raspon napona od 3V do 6V.
Brzina rotacije kotača 48 m/min.
Struja praznog hoda (6V): 120mA
Nivo buke:<65dB

Komunikacijski modul

Bežični WiFi ruter TP-Link 3020MR

Ovaj model je idealan za instaliranje firmvera treće strane. Odabrano za kontrolu našeg robota. Firmver je baziran na OpenWRT verziji firmvera r37816.
Ruterom se može upravljati iz bilo kojeg web pretraživača preko web interfejsa. Upravljanje putem telneta i SSH je također dostupno. Funkcionalnost se proširuje instaliranjem dodataka iz kataloga. Dostupna memorija za aplikacije 1,2Mb.

Web kamera Logitech E3500

Kamera sa mogućnošću korekcije slike.

USB hub

Blok za međusobno povezivanje USB uređaja: arduino, ruter, web kamera.

Pomoćni elementi

Platforma

Točkovi

Opremljen gumenim gumama i osovinom za moguću ugradnju diska optičkog enkodera, idealnog za pomicanje platforme po površini.

Odeljak za baterije

Potrebno za ugradnju baterija. Za našu verziju robota dovoljne su 4 baterije veličine AA.

Pričvršćivači, žice

Pomoćni alati za spajanje pojedinačnih elemenata.

Proces sklapanja robota

Priprema CyberBot robotske ploče je najteže za početnike, jer uključuje upotrebu lemilice. Potrebno lemljenje:

Kondenzatori za blokiranje od 0,1 µF i više
Elektrolitički kondenzator od 100 uF x 16V i više
Otpornik 150 Ohm

Otpornici se moraju instalirati na bazi jednog elektrolita i blokade kondenzatora za svaki instalirani modul. Kao rezultat trebali bismo dobiti sljedeće:

Konektori će nam omogućiti da dopunimo mikrokolo dodatnim senzorima i spasimo nas od stalnog ponovnog lemljenja dijelova.

Povezujemo upravljački modul motora - Motor Shield - na upravljačku ploču. Zavrnite odeljak za baterije. Za pričvršćivanje motora na platformu trebat će vam vijci M3x30. Stavili smo točkove na motore.
Ostatak spajamo na drugi dio platforme: web kameru, ruter, USB hub. Žice spajamo spajalicama i pažljivo ih postavljamo tako da ne ometaju druge elemente.

Softver

Firmware za TP-Link 3020MR ruter

Nakon instaliranja i pokretanja razvojnog okruženja, morate odabrati tip ploče koja se koristi i port preko kojeg će se podaci razmjenjivati između kontrolera i računara. Ova podešavanja se vrše preko menija "Alati" "board meni".

Kada koristite Arduino Nano CH340G ploču na Windows sistemu, drajver CH341SER mora biti instaliran
Ploča mora biti prepoznata u sistemu kao USB2.0 serijska.

Prije učitavanja skice, provjeravamo je da li ima grešaka. Na meniju "SKICA" izabrati "PROVERI/KOMPILIRAJ".
Ako dođe do grešaka tokom verifikacije, kompajler će pokazati na liniju sa netačnim kodom. Ako se greške ne pronađu, onda u meniju "SKICA" izabrati "LOAD".

Skica za Arduino Nano i Arduino UNO

CyberLib biblioteka je potrebna da bi skica radila.

#include #define motors_init (D4_Out; D5_Out; D6_Out; D7_Out;) uint8_t inByte; uint8_t brzina=255; void setup() ( motors_init; D11_Out; D11_Low; randomSeed(A6_Read); for(uint8_t i=0; i<12; i++) beep(70, random(100, 2000)); робота UART_Init(57600); wdt_enable (WDTO_500MS); } void loop() { if (UART_ReadByte(inByte)) { switch (inByte) { case "x": robot_stop(); break; case "W": robot_go(); break; case "D": robot_rotation_left(); break; case "A": robot_rotation_right(); break; case "S": robot_back(); break; } if(inByte>47 && inByte<58) speed=(inByte-47)*25+5; } wdt_reset(); } void robot_go() { D4_Low; analogWrite(5, speed); analogWrite(6, speed); D7_Low; } void robot_back() { D4_High; analogWrite(5, 255-speed); analogWrite(6, 255-speed); D7_High; } void robot_stop() { D4_Low; analogWrite(5, 0); analogWrite(6, 0); D7_Low; } void robot_rotation_left() { D4_Low; analogWrite(5, speed); analogWrite(6, 255-speed); D7_High; } void robot_rotation_right() { D4_High; analogWrite(5, 255-speed); analogWrite(6, speed); D7_Low; }

Skica za Arduino Mega

#include #define motors_init (D4_Out; D5_Out; D6_Out; D7_Out;) #define robot_go (D4_Low; D5_High; D6_High; D7_Low;) #define robot_back (D4_High; D5_Low; D6_Low; D6_Low; D7_Low; D_5_Low; D7 Niska; D 7_Low ;) #define robot_rotation_left (D4_Low; D5_High; D6_Low; D7_High;) #define robot_rotation_right (D4_High; D5_Low; D6_High; D7_Low;) uint8_t inByte; void setup() ( motors_init; D11_Out; D11_Low; randomSeed(analogRead(6)); Serial.begin(57600); wdt_enable (WDTO_500MS); ) void loop() ( if (Serial.available()) ( inByte = Serial read(); switch (inByte) ( case "x": robot_stop; break; case "W": robot_go; break; case "D": robot_rotation_left; break; case "A": robot_rotation_right; break; case "S": robot_back; break; ) ) wdt_reset(); )

Izvorni kod preuzet sa cyber-place.ru

Servis

Terminal utility

Modul za rad sa konzolom iz web pretraživača.

Lista često korišćenih naredbi u CyberWrt-u

uname -a— verzija Linux kernela;
mačka /proc/cpuinfo- informacije o hardveru
mačka /proc/meminfo— proširene informacije o zauzetoj RAM memoriji
slobodan -m— Informacije o korištenoj i slobodnoj RAM memoriji
ls /dev— prikaz svih uređaja u sistemu
id— sažetak informacija o trenutnom korisniku (login, UID, GID);
ps— svi učitani procesi;
datum— pogledajte datum/vrijeme
dmesg- preuzimanje log fajla
lsmod— Lista modula učitanih u kernel
netstat -rn- tabela rutiranja
netstat -an | grep LISTEN- lista svih otvorenih portova
netstat -tup— Aktivne Internet veze

fdisk -l Informacije o svim povezanim diskovima;
blkid— UUID informacije o svim dostupnim drajvovima u sistemu;
mount /dev/sda1 /mnt— Montira /dev/sda1 particiju na /mnt tačku montiranja;
mount— potpune informacije o montiranim uređajima;
umount/mnt— Demontira particiju sa /mnt tačke montiranja;

jasno— Čišćenje prozora terminala; — Završetak sesije;
passwd— promijeniti lozinku trenutnog korisnika;

opkg ažuriranje– ažuriranje liste paketa
opkg upgrade– ažuriranje svih instaliranih paketa;
opkg list-instaliran– prikazuje listu instaliranih paketa.

Provjera performansi motora u razvojnom okruženju

Na meniju "ALATI" izabrati "SERIJSKI PORT MONITOR". U terminalnoj liniji upisujemo naredbu za kretanje:

Echo x > /dev/ttyUSB0

Ako je sve povezano i ispravno konfigurirano, onda nakon pritiska na tipku "POŠALJI" motori bi trebali početi da se okreću.

Pokret možete zaustaviti pomoću naredbe:

Echo W > /dev/ttyUSB0

Problemi

Nekompatibilnost Arduino Nano V3 CH340 mikrokontrolera sa TP-LINK TL-MR3020 ruterom

Rješenja pronađena na forumu:

Povezivanje otpornika od 100 oma po pinu RST i dalje +5V
Smanjenje brzine veze na 9600
Uklanjanje kondenzatora ili rezanje traga na Arduinu
Povezivanje mikrokontrolera sa ruterom preko UART interfejsa

Kao što je praksa pokazala, nijedna od gore navedenih metoda nije pomogla. Tek nakon zamjene mikrokontrolera sa Carduino Nano V7 robot je počeo raditi kroz ruter.

Pozhidaev I.V.

Mogućnost upravljanja mobilnim robotom putem radio kanala značajno će proširiti opseg njegove primjene. Kako bi se riješio ovaj problem, na mobilnog robota je instaliran laptop računar, a na njega je priključen mobilni telefon sa GPRS modemom. Pristup internetu se instalira preko GPRS modema. Putem interneta, pomoću drugog računara, vršeno je upravljanje i praćenje robotskih sistema. Bilo je moguće kontrolisati motore robota, primati informacije od senzora, ali i primati informacije sa video kamere dok se mobilni robot Iris-1 kretao. Tako je bilo moguće postići daljinsko upravljanje mobilnim robotom putem interneta koristeći radio kanal mobilnog telefona sa GPRS modemom. I kao posljedica toga, udaljenost na kojoj se mobilni robot može kontrolirati značajno se povećala. Proširen je i opseg primjene robota sa stanovišta teško dostupnih mjesta na kopnu.

Mobilni roboti se široko koriste u raznim industrijama i domaćinstvima. Nezamjenjivi su: pri otklanjanju nesreća u nuklearnim elektranama, pri traženju i otkrivanju eksploziva, prilikom dijagnosticiranja i otklanjanja kvarova u komunikacijama. Uočena je široka upotreba mobilnih robota u istraživanju morskog dna na velikim dubinama. U avijaciji se roboti bez posade koriste za izviđanje i uništavanje neprijatelja. Mobilni roboti se koriste u istraživanju drugih planeta u Sunčevom sistemu. Nedavno se robotika u sektoru mobilnih robota razvija velikom brzinom. Tržište prodaje mobilnih robota vrijedilo je 655 miliona dolara 2000. godine i dostići će 17 milijardi dolara 2005. godine.

Pojavio se problem u vezi sa dinamičnijim korištenjem mobilnog robota za pregled komunikacija i podzemnih objekata kako vještačkog tako i prirodnog porijekla. To je zbog činjenice da se robotom upravlja preko kabla spojenog na daljinski upravljač, što ograničava njegovo kretanje.

Mogućnost upravljanja mobilnim robotom putem radio kanala značajno će proširiti opseg njegove primjene. Ovo vam omogućava da ga kontrolišete potpuno autonomno i na velikoj udaljenosti. Frekvencijski opseg je mnogo širi kada se kontroliše preko radio kanala nego putem žične komunikacije.

Kako bi se riješio ovaj problem, na mobilnog robota je instaliran laptop računar, a na njega je priključen mobilni telefon sa GPRS modemom. Pristup internetu se instalira preko GPRS modema. Putem interneta, pomoću drugog računara, vršeno je upravljanje i praćenje robotskih sistema.

U ovom eksperimentu korišćene su dve vrste telefonskih aparata sa različitim interfejsima. Ovi telefoni se međusobno razlikuju po tome što je jedan uređaj povezan sa računarom preko kabla koji se proteže od USB porta računara do porta mobilnog telefona, vidi blok dijagram br. 1. A druga vrsta mobilnog telefona se preko kabla prebacuje sa com porta laptop računara na mobilni telefon, vidi blok dijagram br.2.

Robot "Iris-1", povezan sa računarom, kontrolisan je softverom za operativni sistem Microsoft Windows. Sam robot je bio povezan sa računarom preko PC ploča i kabla sa njih. Operativni sistem instaliran na računaru uključuje standardnu komponentu - Internet Explorer, Internet navigator. Internet navigatori dolaze od različitih programera. Postoje dva seta softvera na dva računara. Jedan za robota povezan sa računarom sastoji se od: Microsoft Windows NT 4.0 i softvera za "Iris-1" u vidu glavne komponente "LABVIEW 6.0" za upravljanje robotom. Drugi računar sa drugačijim setom softvera ima pristup globalnoj računarskoj mreži Internet koristeći standardnu Microsoft Windows komponentu - Internet Explorer, ali smo koristili Netscape Navigator, kao i PC na koji je povezan robot, kojim se upravlja daljinski, vidi blok dijagram br. 3.

Računar koji je povezan na Internet ima softver za povezivanje telefona sa računarom i softver za GPRS modem za određeni model mobilnog telefona. Mobilni telefoni rade u frekvencijskom opsegu od 900 MHz do 1800 MHz. Nemaju svi modeli mobilnih telefona GPRS funkciju.

Telefoni sa GPRS klasama 8 i 10 razlikuju se po broju kanala za prenos i prijem podataka. Za GPRS klase 8 - tri kanala za prijem po 14,4 Kbita u sekundi i dva za prenos. Za telefon sa GPRS tipom 10 imamo 4 kanala za prijem i dva za prenos. Modeli telefona takođe imaju karakteristike tipa A i B, odnosno podržavaju GPRS modem i razgovor ili samo GPRS modem.

Tokom eksperimenta otkrivena je stabilna kontrola daljinskog robota putem mobilnog telefona, sa izuzetkom slučajeva zaklanjanja radio signala (nestabilan prijem između baze i mobilnog telefona ili njegovo odsustvo – potpuna zaštita) od mobilnog telefona ili kršenje u samoj žičanoj Internet mreži.

Prilikom korištenja radio kanala s mobilnog telefona, zadržana je mogućnost daljinskog upravljanja svim sistemima robotskog kompleksa Iris-1, kao i kontrola nad njihovim radom. Mi primamo video slike dok se robot kreće crno-bijelo. Motori robota mogli su raditi naizmjenično, što bi mu, da postoje tragovi, omogućilo da se okreće u jednom ili drugom smjeru. Ako su motori radili istovremeno pri istoj brzini rotacije, slažući se u smjeru, tada se robot kretao pravo naprijed ili u suprotnom smjeru. Bilo je informacija o prisutnosti prepreke u smjeru kretanja robota (naprijed) pomoću ultrazvučnog senzora. Ultrazvučni senzor se sastoji od dva dijela: prijemnika koji šalje signal ispred robota na moguću prepreku i odašiljača koji prima reflektirani signal od mogućeg objekta ispred robota. Prisustvo objekta ispred robota vizualno je na grafikonu uočio operater mnogo kilometara od Iris-1 RTK. Slično, slika prisutnosti prepreke iznad robota bila je vidljiva pomoću mikrovalnog senzora. Parametri fotopulsnih senzora, koji se prenose putem interneta putem radio kanala sa mobilnog telefona, omogućili su izgradnju parametarskog trodimenzionalnog modela u pokretu sa vremenskim kašnjenjem pomoću T-FLEX CAD 3D paketa verzije 6.0 i novije.

Blok dijagram br. 1, povezivanje mobilnog telefona preko USB porta računara.

Blok dijagram br. 2, povezivanje mobilnog telefona preko com porta računara.

Blok dijagram br. 3, upravljanje mobilnim robotom "Iris - 1".

Spisak komponenti za upravljanje mobilnim robotom "Iris-1" na velikoj udaljenosti.

Računar na koji je mobilni telefon povezan preko COM ili USB porta.
Radio kanal sa GPRS modemom u uređaju
Bazna stanica repetitora mobilne kompanije
Predstavnik usluga globalne računarske mreže (Internet) - provajder.
Drugi kompjuter je povezan na njega preko ploče u njemu i kabla od njega do mobilnog robota.
Računar sa robotom ima pristup globalnoj kompjuterskoj mreži preko radio kanala mobilnog telefona.
Dostupnost stabilne komunikacije na žičanim i radio kanalnim dijelovima računarske mreže (Internet).

Sve navedeno omogućava vam daljinsko upravljanje mobilnim robotom na velikoj udaljenosti i primanje informacija o njemu.

Tako je bilo moguće postići daljinsko upravljanje mobilnim robotom putem interneta koristeći radio kanal mobilnog telefona sa GPRS modemom. I kao posljedica toga, udaljenost na kojoj se mobilni robot može kontrolirati značajno se povećala. Opseg primjene robota je također proširen u smislu teško dostupnih kopnenih područja.

BIBLIOGRAFIJA

Nof. Sh. Priručnik industrijske robotike. - 1989. - T.1. - M.: Mašinstvo. - 480 c.
Nof. Sh. Priručnik industrijske robotike. - 1990. - T.2. - M.: Mašinstvo. 480 c.
Ugh. K. Gonzalez, R. Lee K. Robotics. - 1989. - M.: Mir. - 624s.
Kuleshov V. S. Lakota N. A. Adryunin V. V. Daljinski upravljani roboti i manipulatori. - 1986. - M.: Mašinstvo. - 328c.
Žarkov F. P. Karataev V. V. Nikiforov V. F. Panov V. S. Korišćenje virtuelnih alata LabVIEW. - 1999. - M.: Solon-R. - 268c.
Poduraev Yu. V. Osnove mehatronike. - 2000. - M.: MSTU "STANKIN". - 80c.
Maksimov N.V. Partyka T.L. Popov I.I. Arhitektura računara i računarskih sistema. - 2005. - M.: Forum-Infra-M. - 512s.

Bibliografska veza

Pozhidaev I.V. UPRAVLJANJE MOBILNIM ROBOTOM "IRIS-1" RADIO KANALOM POMOĆU MOBILNOG TELEFONA // Fundamentalna istraživanja. – 2005. – br. 7. – str. 14-16;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=6320 (datum pristupa: 25.08.2019.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodnih nauka"

Upravljanje robotom je izazovan zadatak. Definicija koju smo odabrali zahtijeva da uređaj prima podatke o svom okruženju. Zatim je doneo odluku i preduzeo odgovarajuće radnje. Roboti mogu biti autonomni ili poluautonomni.

Autonomni robot radi prema datom algoritmu na osnovu podataka dobijenih od senzora.
Poluautonomni robot ima zadatke koje nadzire čovjek. A uz to postoje i drugi zadaci koje obavlja samostalno...

Poluautonomni roboti

Dobar primjer poluautonomnog robota je sofisticirani podvodni robot. Osoba kontrolira osnovne pokrete robota. I u ovom trenutku, ugrađeni procesor mjeri i reaguje na podvodne struje. Ovo omogućava da se robot zadrži u istoj poziciji bez zanošenja. Kamera na robotu šalje video nazad osobi. Dodatno, ugrađeni senzori mogu pratiti temperaturu vode, pritisak i još mnogo toga.

Ako robot izgubi kontakt s površinom, aktivira se autonomni program koji podiže podvodnog robota na površinu. Da biste mogli kontrolirati svog robota, morat ćete odrediti njegov nivo autonomije. Možda želite da se robotom upravlja putem kabla, bežično ili potpuno autonomno.

Kontrola kabla

Najjednostavniji način upravljanja robotom je ručni kontroler koji je fizički povezan s njim pomoću kabela. Prekidači, dugmad, poluge, džojstici i dugmad na ovom kontroleru omogućavaju korisniku da kontroliše robota bez potrebe za uključivanjem složene elektronike.

U ovoj situaciji, motori i napajanje mogu se spojiti direktno na prekidač. Stoga se može kontrolisati njegova rotacija naprijed/nazad. Ovo se obično koristi u vozilima.

Oni nemaju inteligenciju i smatraju se "mašinama na daljinsko upravljanje" a ne "robotima".

Glavna prednost ove veze je što robot nije ograničen vremenom rada. Budući da se može povezati direktno na mrežu. Nema potrebe da brinete o gubitku signala. Robot obično ima minimalnu elektroniku i nije jako složen. Sam robot može biti lagan ili imati dodatni teret. Robot se može fizički ukloniti pomoću priveznice pričvršćene za kabel ako nešto pođe po zlu. Ovo posebno važi za podvodne robote.
Glavni nedostaci su što se kabl može zapetljati, zakačiti za nešto ili puknuti. Udaljenost na koju se robot može poslati ograničena je dužinom kabla. Povlačenje dugačkog kabla povećava trenje i može usporiti ili čak zaustaviti kretanje robota.

Upravljanje robotom pomoću kabla i ugrađenog mikrokontrolera

Sljedeći korak je instaliranje mikrokontrolera na robota, ali nastavite koristiti kabel. Povezivanje mikrokontrolera na jedan od I/O portova vašeg računara (kao što je USB port) omogućava vam da kontrolišete svoje radnje. Kontrola se vrši pomoću tastature, džojstika ili drugog perifernog uređaja. Dodavanje mikrokontrolera projektu takođe može zahtevati da programirate robota sa ulaznim signalima.

Glavne prednosti su iste kao kod direktnog upravljanja kablom. Složenije ponašanje robota i njegova reakcija na pojedinačne tipke ili komande mogu se programirati. Postoji širok izbor kontrola kontrolera (miš, tastatura, džojstik, itd.). Dodati mikrokontroler ima ugrađene algoritme. To znači da može komunicirati sa senzorima i samostalno donositi određene odluke.
Nedostaci uključuju veći trošak zbog dodatne elektronike. Ostali nedostaci su isti kao kod direktnog upravljanja robotom preko kabla.

Ethernet kontrola

Koristi se konektor Ethernet RJ45. Za kontrolu je potrebna Ethernet veza. Robot je fizički povezan sa ruterom. Stoga se može kontrolisati putem interneta. Ovo je također moguće (iako ne baš praktično) za mobilne robote.

Postavljanje robota koji može komunicirati preko interneta može biti prilično složeno. Prije svega, poželjna je WiFi (bežični internet) veza. Žičana i bežična kombinacija je također opcija gdje postoji primopredajnik (prijenos i prijem). Primopredajnik je fizički povezan na Internet, a podaci primljeni putem Interneta se zatim bežično prenose do robota.

Prednosti su što se robotom može upravljati putem interneta s bilo kojeg mjesta na svijetu. Robot nije ograničen u vremenu rada, jer može koristiti Power over Ethernet. PoE. Ovo je tehnologija koja vam omogućava prijenos električne energije zajedno s podacima na udaljeni uređaj putem standardnog upredenog parice preko Ethernet mreže. Upotreba Internet protokola (IP) može pojednostaviti i poboljšati dizajn komunikacije. Prednosti su iste kao kod direktnog žičanog kompjuterskog upravljanja.
Nedostatak je složenije programiranje i isti nedostaci kao kod kabelske kontrole.

Upravljajte pomoću IR daljinskog upravljača

Infracrveni predajnici i prijemnici eliminišu kabl koji povezuje robota sa operaterom. Ovo uglavnom koriste početnici. Infracrvena kontrola zahtijeva "liniju vidljivosti" za rad. Prijemnik mora biti u mogućnosti da "vidi" predajnik u svakom trenutku da bi primio podatke.

Infracrveni daljinski upravljači (kao što su univerzalni daljinski upravljači za televizore) se koriste za slanje komandi infracrvenom prijemniku spojenom na mikrokontroler. Zatim tumači ove signale i kontrolira radnje robota.

Prednost je niska cijena. Za upravljanje robotom možete koristiti jednostavne daljinske upravljače za TV.
Nedostaci su što je za kontrolu potrebna linija vida.

Radio kontrola

Za upravljanje radio frekvencijama potrebni su predajnik i prijemnik s malim mikrokontrolerima za slanje, primanje i tumačenje podataka o radio frekvencijama (RF). Kutija prijemnika sadrži štampanu ploču (PCB) koja sadrži jedinicu prijemnika i mali kontroler servo motora. Radio komunikacija zahtijeva predajnik usklađen/uparen sa prijemnikom. Moguće je koristiti primopredajnik koji može slati i primati podatke između dva fizički različita okruženja komunikacionog sistema.

Radio upravljanje ne zahtijeva liniju vidljivosti i može se izvoditi na velikim udaljenostima. Standardni RF uređaji mogu prenositi podatke između uređaja na udaljenosti do nekoliko kilometara. Dok profesionalniji RF uređaji mogu pružiti kontrolu nad robotom sa gotovo bilo koje udaljenosti.

Mnogi dizajneri robota radije prave poluautonomne radio-kontrolirane robote. Ovo omogućava robotu da bude što je moguće autonomniji i da pruži povratnu informaciju korisniku. I može dati korisniku određenu kontrolu nad nekim svojim funkcijama ako je potrebno.

Prednosti su mogućnost upravljanja robotom na značajnim udaljenostima i može se lako konfigurirati. Komunikacija je svesmjerna, ali signal možda neće biti potpuno blokiran zidovima ili preprekama.
Nedostaci su vrlo mala brzina prijenosa podataka (samo jednostavne komande). Osim toga, morate obratiti pažnju na frekvencije.

Bluetooth kontrola

Bluetooth je radio signal (RF) i prenosi se putem određenih protokola za slanje i primanje podataka. Konvencionalni Bluetooth domet je često ograničen na oko 10 m. Iako ima prednost u tome što omogućava korisnicima da kontroliraju svog robota putem Bluetooth uređaja. To su prvenstveno mobilni telefoni, PDA uređaji i laptopi (iako će za kreiranje interfejsa možda biti potrebno prilagođeno programiranje). Baš kao i radio kontrola, Bluetooth nudi dvosmjernu komunikaciju.

Prednosti: Upravlja se sa bilo kojeg Bluetooth uređaja. Ali, u pravilu je potrebno dodatno programiranje. To su pametni telefoni, laptopovi itd. Veće brzine prenosa podataka mogu biti svesmjerne. Zbog toga nije potrebna linija vidljivosti i signal može malo proći kroz zidove.
Nedostaci. Mora raditi u parovima. Udaljenost je obično oko 10m (bez prepreka).

WiFi kontrola

WiFi kontrola je često dodatna opcija za robote. Mogućnost bežičnog upravljanja robotom putem Interneta predstavlja neke značajne prednosti (i neke nedostatke) za bežično upravljanje. Da biste postavili kontrolu nad robotom putem Wi-Fi mreže, potreban vam je bežični ruter povezan na internet i WiFi jedinica na samom robotu. Za robota možete koristiti uređaj koji podržava TCP/IP protokol.

Prednost je mogućnost upravljanja robotom s bilo kojeg mjesta na svijetu. Da biste to učinili, mora biti u dometu bežičnog rutera. Moguće su visoke brzine prijenosa podataka.
Nedostaci su što je potrebno programiranje. Maksimalna udaljenost se obično određuje izborom bežičnog rutera.

Kontrola putem mobilnog telefona

Još jedna bežična tehnologija koja je prvobitno razvijena za komunikaciju između čovjeka i čovjeka, mobilni telefon, sada se koristi za kontrolu robota. Budući da su frekvencije mobilnog telefona regulirane, omogućavanje mobilnog modula na robotu obično zahtijeva dodatno programiranje. Takođe nije potrebno razumjeti sistem mobilne mreže i propise.

Prednosti: Robot se može kontrolisati svuda gde postoji ćelijski signal. Moguća satelitska komunikacija.
Nedostaci; Postavljanje kontrole ćelije može biti nezgodno - nije za početnike. Svaka mobilna mreža ima svoje zahtjeve i ograničenja. Online usluga nije besplatna. Tipično, što više podataka prenosite, više novca morate platiti. Sistem još nije konfigurisan za upotrebu u robotici.

Sljedeći korak je da u potpunosti iskoristite mikrokontroler u vašem robotu. I prije svega, programiranje svog algoritma za unos podataka sa svojih senzora. Autonomna kontrola može imati različite oblike:

biti unaprijed programiran bez povratnih informacija o okolišu
sa ograničenom povratnom spregom senzora
sa kompleksnom povratnom spregom senzora

Prava autonomna vožnja uključuje više senzora i algoritama. Oni omogućuju robotu da samostalno odredi najbolju akciju u bilo kojoj situaciji. Najsofisticiranije metode upravljanja koje se trenutno implementiraju na autonomnim robotima su vizuelne i slušne komande. Za vizuelnu kontrolu, robot gleda u osobu ili objekt kako bi primio njegove komande.

Kontrolirati robota da skrene lijevo čitajući strelicu koja pokazuje lijevo na komadu papira mnogo je teže postići nego što se može zamisliti. Servisna naredba kao što je "skreni lijevo" također zahtijeva dosta programiranja. Programiranje mnogih složenih naredbi poput „Donesi mi papuče“ više nije fantazija. Iako zahtijeva vrlo visok nivo programiranja i puno vremena.

Prednosti su "prava" robotika. Zadaci mogu biti jednostavni poput treptanja svjetla na osnovu jednog senzora do spuštanja svemirskog broda na udaljenu planetu.
Nedostaci zavise samo od programatora. Ako robot uradi nešto što ne želite, onda imate samo jednu opciju. Ovo je da provjerite vaš kod, promijenite ga i učitate promjene u robota.

Praktični dio

Cilj našeg projekta je stvaranje autonomne platforme sposobne za donošenje odluka na osnovu vanjskih signala senzora. Koristićemo Lego EV3 mikrokontroler. Omogućava nam da ga kreiramo kao potpuno autonomnu platformu. I poluautonomno, kontrolirano preko Bluetooth-a ili pomoću infracrvene kontrolne ploče.

LEGO EV3 programabilna kockica

Sličan materijal:

Plan: 1-Šta je Internet (koncept) 2-Način povezivanja na Internet, 81,69kb.
Prevara putem interneta, 11.94kb.
Struktura i osnovni principi rada Interneta, 187.31kb.
Studija izvodljivosti, 609.73kb.
Koristeći grid tehnologije, 81.79kb.
Globalna informaciona mreža Internet, 928.45kb.
Osnovni plan Broj sati prema planu, ukupno Uključujući, 45,76kb.
“SBIS++ Elektronsko izvještavanje” u elektronskoj formi putem interneta, 80,99kb.
, 243.98kb.
Internet mreža. Servis www, 240.73kb.

SIMULACIJA I DALJINSKO UPRAVLJANJE ROBOTA

PREKO INTERNETA

viši istraživač I.R. Belousov

1/2 godine, 2-5 godina i postdiplomci

Proučavanje savremenih metoda modeliranja i upravljanja robotima. Razmatraju se algoritmi za interakciju robota sa složenim dinamičkim objektima koji koriste sistem tehničke vizije u upravljačkoj petlji. Proučavaju se metode daljinskog upravljanja robotima putem interneta. Prikazana je arhitektura distribuiranih upravljačkih sistema, razmatrani su načini prenosa informacija, grafičko modeliranje i daljinsko programiranje robota korištenjem otvorenih Java i Java3D tehnologija.

Uvod.

Prikaz zadataka o kojima se govori u toku kursa. Demonstracija eksperimentalnih rezultata.

Upravljanje robotima u zadacima interakcije sa pokretnim objektima.

1. Postavljanje zadataka. Primjeri.

Pregled zadataka i metoda interakcije robota sa pokretnim objektima. Korištenje sistema tehničke vizije i modela dinamike objekata. Prikaz problema robota koji hvata šipku na bifilarnom ovjesu. Postavljanje problema interakcije robota sa sfernim klatnama.

2. Upotreba tehničkih sistema vizije.

Algoritmi za obradu video slika. Određivanje položaja štapa i klatna, korištenje kinematičkog predviđanja. Obrada rezultata mjerenja.

3. Matematičko modeliranje i eksperimentalno testiranje algoritama.

Jednačine vibracija štapa na bifilarnom ovjesu. Algoritmi za hvatanje štapa robotskim manipulatorom. Jednačine oscilacija sfernog klatna. Algoritmi za interakciju robota sa klatnom. Arhitektura eksperimentalnog štanda. Diskusija o eksperimentalnim rezultatima.

Daljinsko upravljanje robotima putem interneta.

4. Pregled postojećih sistema.

Sistemi upravljanja putem interneta za mobilne i robote za manipulaciju. Nedostaci postojećih sistema, problemi upravljanja putem Interneta, pristupi rješenjima.

5. Arhitektura distribuiranih sistema upravljanja robotima.

Organizacija hardvera i softvera serverskog i klijentskog dijela distribuiranog robotskog upravljačkog sistema. Organizacija razmjene podataka.

6. Daljinsko programiranje putem Interneta.

Programski jezici robota. Okruženje za daljinsko programiranje robota putem interneta.

7. Kontrola realnih sistema.

Eksperimenti upravljanja manipulativnim i mobilnim robotima putem interneta. Korištenje virtualnog okruženja za kontrolu robota. Diskusija o eksperimentalnim rezultatima. Smjernice za dalja istraživanja.

Grafičko modeliranje robota.

8. Uvod u kompjutersku grafiku.

Koordinatni sistemi, trodimenzionalne transformacije. Najjednostavniji algoritmi.

9. Modeliranje geometrijskih objekata u Java3D.

Uvod u Java3D. Karakteristike grafičkog programiranja u Java3D. Osnovni koncepti. Vizualizacija najjednostavnijih geometrijskih objekata u Java3D. Rasvjeta, teksture, upravljanje objektima, dinamička rekonfiguracija scene.

10. Opis kinematike robota.

Metode za opisivanje kinematike manipulatora. Direktni i inverzni problemi kinematike. Metoda sekvencijalnog formiranja koordinatnih sistema. Primjeri.

11. Grafičko modeliranje robota i radnog prostora.

Kombinovanje objekata. Geometrijske transformacije. Vizualizacija robota, složenih geometrijskih i pokretnih objekata.

Slični članci