Robootika Kauglabori kasutamine

Autor: Raivo Sell

Käesolev õpiobjekt tutvustab Robootika Kauglabori kasutamist.

Robootika Kauglabor on veebikeskkond, mis võimaldab reaalseid seadmeid programmeerida ja juhtida üle interneti. Robootika Kauglabor võimaldab erinevaid olemasolevaid laboreid integreerida süsteemi ja annab nii võimaluse neid kasutada üle interneti. Süsteemi toimimise kohta saab tagasisidet üldjuhul reaalaja videokaamera kaudu. Sõltuvalt laborist võib videokaamera olla, kas igal seadmel eraldi või on kaamera kogu labori kohta.

Lisaks laboriseadmetele pakub Robootika Kauglabori keskkond ka õppeprotsessi tuge, kus iga kasutaja saab koostada oma isikliku moodulõppekava. Koostatud õppekava, mis sisaldab erinevaid mooduleid ja õppeaineid saab õppeprotsessi kestel jälgida ja salvestada õppeaine tasemel õppe tulemus. Õppeprotsessi jälgimiseks peab aga kooli õppeaine ja moodul olema süsteemi enne sisestatud ja seetõttu ei pruugi see funktsionaalsus olla kasutatav kõigile õpilastele.

Õpiobjekti nimi: Robootika Kauglabori kasutamine

Õpiväljundid:

Pärast mooduli läbimist õpilane:

• Kirjeldab Robootika Kauglabori funktsionaalsust
  
• Kirjeldab seadmete kasutamise võimalusi
  
• Oskab leida sobiva labori ja laboriseadme
  
• Oskab vajaliku seadme endale broneerida ja seda kasutada
  

Kasutusjuhend:

• Teoreetilise taustamaterjaliga tutvumine
• Graafilise materjaliga tutvumine
• Enesekontrolli küsimustele vastamine

Õpetatav osa: Lugeda teoreetilist ülevaadet enne riistvara reaalset ühendamist ja pingestamist. Vaadata juhendeid korrektse riistvara käsitlemise tagamiseks. Õpitu kinnistamiseks tuleb praktilised näited reaalselt läbi teha.

Seoste loomine: Läbi õppejuhendite ja sõnalise selgituse järgimise.

Kinnistav osa: Iseseisev praktika reaalse riistvarakomplekti baasil.

TEOREETILINE OSA

Seadme broneerimine ja kasutamise ettevalmistus

Laboreid ja seadmeid saab uurida iga kasutaja ja selleks ei ole vaja ennast süsteemi registreerida ega sisse logida. Kui on aga soov seadmeid reaalselt kasutada, on vajalik kasutajatunnus ja vastavad õigused labori omanikult seadet kasutada. Kasutajatunnuse taotlemiseks tuleb võtta ühendust oma õpetajaga, kui Kauglabori kasutamine on nähtud ette kursuse õppeprotsessis või muul juhul aadressil info@robolabor.ee. Kui kasutajanimi on olemas, saab sellega süsteemi sisse lgida, valides menüügrupi MINU LEHT - Login (vaata allolevat pilti)

avaneb sisselogimise aken, kuhu saab sisestada kasutajanime ja parooli.

Peale õnnestunud sisselogimist muutub MINU LEHT menüü ja sinna lisanduvad uued valikud (vaata allolevat pilti).

Menüü 'Minu leht' näitab koondväljavõtet erinevatest kasutajaspetsiifilistest andmetet nagu: Minu õpitee, Minu Edu ja Minu Seade. Kauglabori seiukohalt on oluline valik 'Minu Seade', mis annab juurdepääsu kasutajale broneeritud seadmele. 

Kui seadet ei ole veel broneeritud, siis viib menüüvalikule 'Minu seade' vajutamine automaatselt seadmete nimekirja, kust on võimalik omale soovitud seade broneerida. Oluline on siinkohal endale teadvustada, et seadet saab broneerida ainult juhul, kui selleks on andnud õiguse labori omanik või haldaja. Samuti ei saa konkreetset seadet endale broneerida, kui seade on juba kellegi teise poolt broneeritud. Ülevaate saamiseks, milliseid seadmeid saab endale broneerida, on kõige lihtsam valida menüüst LABORID -  Kauglabor - Laborid  ja avanenud tabelist valida huvipakkuv labor. Seejärel avaneb labori infoleht, kus on näha seadmete tabel koos informatsiooniga broneerimiste ja konkreetse kasutaja õiguste kohta. Näiteks on toodud ühe konkreetse kasutaja tabel laboris Robolabor.ee - Robotic HomeLab.

Siit on näha, et seadme 1 ja 4 on broneeritud kahe erineva kasutaja poolt ning seade 3 ja 4 broneerimiseks ei ole õigusi. Seega on võimalik sellest laborist broneerida hetkel ainult seade number 2.

Seadme kasutamine

Seadet saab hakata kasutama peale selle broneerimist. Erinevatel laboritel on erinevad kasutajaliidesed. Alljärgnev näide illustreerib Robootika Kodulabori testplatvormi kasutamist. Sama kasutajaliidest kasutab ka Mobiilse roboti kauglabor ja osa Manipulaatorite kauglaboritest.

Seadme kasutajaliides avaneb, kui vajutada menüülingil Minu seade. Avaneb kasutajaliides, kus on kirjeldatud seadme funktsioonid ja on illustreeriv pilt. Selle all on videokaamera ikoon, millele vajutades näeb reaalaja videopilti seadmest või laborist.

Seadme kasutamiseks saab sisestada C keelse juhtprogrammi lähtekoodi avanenud aknasse. Samuti võib avada mõne eelsalvestatud näiteprogrammi.

Lisaks on näha seadme olek (Status). Selle all on võimalik avada eelsalvestatud näiteid või ka enda poolt salvestatud koodi. Kui on soov omaloodud koodi salvestada, siis tuleb selleks anda koodile nimi, mis sisestatakse lahtrisse Nimi ja seejärel tuleks vajutada Save nuppu (vaata allolevat pilti).

Programmi kood sisestatakse koodi aknasse (pilt allpool) või laetakse üles tekstifailina. Selleks on lahter Upload source code or hex file. Koodi kontrollimiseks ja kompileerimiseks tuleb vajutada Compile nuppu. Kui kood kompileerub edukalt, on väljundi tulemus ilma veateadeteta, näiteks nagu on näha alloleval pildil.

Kui koodis oli viga, siis väljundaknas on seda ka näha vastava veateatena. Näiteks:

main.cpp: In function 'int main()':
main.cpp:24:2: error: expected ';' before 'pin_set'
make: *** [obj/main.o] Error 1

Kui kood kompileerub edukalt võib selle laadida seadmesse. Selleks tuleb vajutada nuppu Compile / Execute. See laeb kompileeritud koodi seadmesse.  Eduka laadimise tunnuseks on programmi parsimine laaduri poolt, mis annab väljundaknasse sarnase väljundi:

-------- begin execution --------

Connecting program server: 217.159.142.54
Remote command:cat /home/www/roboticlab/distancelab/prog/usertemp/10/main.hex | ssh robot@217.159.142.54 /usr/bin/hlflash - 3

Connected to libftdi driver.
IR length: 4
Chain length: 1
Device Id: 01001001100000000010000000111111 (0x4980203F)
  Manufacturer: Atmel (0x03F)
  Part(0):      ATmega2561 (0x9802)
  Stepping:     D
  Filename:     /usr/share/urjtag/atmel/atmega2561/atmega2561

Parsing     20/773 (  2%)
Parsing     30/773 (  3%)
Parsing     40/773 (  5%)
------
Parsing    720/773 ( 93%)
Parsing    730/773 ( 94%)
Parsing    740/773 ( 95%)
Parsing    750/773 ( 97%)
Parsing    760/773 ( 98%)
Parsing    770/773 ( 99%)
Scanned device output matched expected TDO values.
Infile: /tmp/tmp7jWQUg.hex
Binary size: 696
Flash pages: 3

Peale õnnestunud laadimist tuleks avada reaalaja videokaamera pilt, mis näitab laetud programmi toimimist. Alloleval pildil näeb videokaamera väljundit, kus on näha mootori pöörlemine.

Muud kauglaborid

Õpiobjekti loomise hetkel 2013 suvi on süsteemis registreeritud neli organisatsiooni, kus enamus organisatsioonidest on üks aktiivne labor, va. ITT Group, kus on kaks aktiivset laborit.

Olemasolevad laborid jaotuvad erinevatesse gruppidesse, millest on esindatud:

1. Robootika Kodulabori testplatvorm (kirjeldatud käesolevas juhendis)
2. Manipulaator - robotkäsi
• Reaalne manipulaator
• Virtuaalne manipulaator
3. Mobiilne robotplatvorm

Illustratsioonid

NÄITEKOOD

Järgnevalt on toodud numberindikaatori kasutamise näiteprogramm. Programm loeb ligikaudu sekundilise intervalliga numbreid nullist üheksani. Selline loendamine on saavutatud suuremast arvust mooduli võtmisega.

//
// Kodulabori sisend-väljundmooduli 7-segmendilise
// LED indikaatori näidisprogramm
//
#include <homelab/module/segment_display.h>
#include <homelab/delay.h>
 
//
// Põhiprogramm
//
int main(void)
{
	int counter = 0;
 
	// 7-segmendilise indikaatori seadistamine
	segment_display_init();
 
	// Lõputu tsükkel
	while (true)
	{
		// Kui loenduri väärtus on suurem kui 9, 
		// siis näitab 7-segment E - Error
		segment_display_write(counter);
 
		// Loenduri suurendamine
		counter++;
 
		// Paus 1 sekund
		sw_delay_ms(1000);
	}
}

Järgnevalt on toodud näidisprogramm, mis juhib alalisvoolumootorit, nii et see muudab oma pöörlemissuunda iga 5 sekundi järel.

//
// Kodulabori mootorite mooduli
// alalisvoolumootori testprogramm
//
#include <homelab/module/motors.h>
#include <homelab/delay.h>
 
//
// Põhiprogramm
//
int main(void)
{
	// Suuna ja kiiruse muutujad
	signed char direction = 1, speed = 1;
 
	// Mootori 1 seadistamine
	dcmotor_init(1);
 
 
	// Lõputu tsükkel
	while (true)
	{

		dcmotor_drive(1, direction);
		
		// Paus 5 sekund
		sw_delay_ms(5000);
 
		// Suuna ümberpööramine
		direction = -direction;
 
		
	}
}

ENESEKONTROLL

Enesekontrolliks on võimalik praktiliselt katsetada mikrokontrolleri kauglaborit - Robotic HomeLab testped. Selleks tuleb saata parooli taotlus kauglabori haldajale: info@robolabor.ee

Robotic HomeLab Kauglabor: http://distance.roboticlab.eu

---

LISAMATERJAL

1. Robootika Kauglabor distance.roboticlab.eu

Teoreetilise osa algtekstide autor: Raivo Sell