Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- et:projects:wheeled_robot [2010/02/11 14:39] – mikk.leini
+++ et:projects:wheeled_robot [2020/07/20 09:00] (current) – external edit 127.0.0.1
@@ Line 1: / Line 1: @@
-====== Liikurroboti platvorm ======
+====== Mobiilne robotplatvorm ======
 Liikurrobot (mobiilne robot) on üks tüüpilisemaid roboteid, mida soovitakse ehitada. Väga populaarsed on sumorobotid, mängurobotid (jalgpall, võrkpall jms.), päästeoperatsioone simuleerivad (tuletõrje, isiku või objekti leidmine jms.) robotid ja mitmed muud. Sellistele robotitele korraldatakse maailmas ja ka Eestis mitmeid erinevaid võistlusi ja on isegi kujunenud välja standardklassid (näiteks sumorobotid). Kõigi seda tüüpi robotite ühiseks jooneks on tavaliselt liikuv platvorm, mis võib olla küll erineva konstruktsiooni ja võimekusega, kuid oma baasfunktsionaalsuselt jääb samaks. Selleks baasfunktsionaalsuseks on eelkõige mootorite juhtimine ja baasnavigeerimine, mis hõlmab endas objektidest eemalhoidmist ja soovitud sihtkohta sõitmist. Baasfunktsionaalsusele lisandub tavaliselt ülesande spetsiifiline funktsionaalsus, mis projekteeritakse lähtuvalt projektile esitatavatest nõuetest ja võimalustest.
-Alljärgnevalt vaatame ühte tüüpilist liikurroboti platvormi projekti ja selle projekteerimise erinevaid etappe.
+Alljärgnevalt vaatame ühte tüüpilist mobiilse robot platvormi projekti dokumentatsiooni ja selle projekteerimise erinevaid etappe.
 ===== Lähteülesanne =====
-Projekteerida ja valmistada Kodulabori komponentide baasil multifunktsionaalne liikurroboti platvorm koos baasnavigatsiooni funktsionaalsusega. Robotplatvorm peab võimaldama lihtsalt muuta tema operatiivfunktsionaalsust, varustades teda erinevate seadmetega:
+Projekteerida ja valmistada Robootika Kodulabori komponentide baasil multifunktsionaalne mobiilse roboti platvorm koos baasnavigatsiooni funktsionaalsusega. Robotplatvorm peab võimaldama lihtsalt muuta tema operatiivfunktsionaalsust, varustades teda erinevate seadmetega:
   * Manipulaator
   * Radar
   * Kaamera
-Robot peab olema võimeline liikuma tasasel pinnal sisetingimustes.
+Robot peab olema võimeline liikuma tasasel pinnal sisetingimustes. Kulutuste optimeerimiseks võib kasutada olemasolevid veermikke.
 ==== Nõuded ====
@@ Line 17: / Line 17: @@
   * Maksimaalsed gabariidid: 20 cm x 20 cm x 20 cm
   * Maksimaalne kaal 2 kg
-  * Liikumiskiirus max. 0,2 m/s
+  * Liikumiskiirus min. 0,1 m/s
+  * Lihtne lisaseadme lisamise võimalus
   * Täisautonoomne
@@ Line 23: / Line 24: @@
   * Peab olema koostatud valdavalt Kodulabori komponentidest
-  * Ei tohi ületada maksumust 10 000 krooni
+  * Komponentide maksumus ei tohi ületada 600 €
-~~PB~~
+<pagebreak>
 ===== Süsteemi üldine mudel =====
@@ Line 31: / Line 32: @@
 Süsteemi üldine mudel on esitatud plokkdiagrammidena. Süsteemi mudel kirjeldab süsteemi struktuuri, käitumist jt. olulisi aspekte. Alljärgnevalt on näiteks toodud süsteemi struktuuri üldine hierarhiline mudel.
-[{{  :examples:projects:robot:robot_blokk_diagramm.png?500  |Süsteemi mudel.}}]
+[{{  :examples:projects:robot:robot_blokk_diagramm.png?500  |Süsteemi struktuuri mudel}}]
 ===== Ideelahendused =====
 Antud ülesande lahenduseks kasutas meeskond ajurünnaku metoodikat ja genereeris 3 põhimõtteliselt erinevat lahendust. Koostati hindamismaatriks, mille abil leiti optimaalseim konstruktsioon. Lahenduste põhiline erinevus seisnes erinevates liikumisskeemides.
-[{{  :examples:projects:robot:robot_ideekavandid.png?500  |Ideekavandid.}}]
+[{{  :examples:projects:robot:robot_ideekavandid.png?500  |Ideekavandid}}]
+<pagebreak>
 Lihtsustatud hindamismaatriks oli järgmine:
-^ Funktsioon/Lahendus		^ I ^ II ^ III ^ Kaalutegur ^
+^ Funktsioon/Lahendus		^ I ideelahendus ^ II ideelahendus ^ III ideelahendus ^ Kaalutegur ^
 |Maksumus			| 3 | 4 | 6 | 0,8 |
 |Valmistamise keerukus		| 2 | 4 | 7 | 0,7 |
@@ Line 48: / Line 51: @@
 |Kodulabori rakendatavus	| 5 | 4 | 5 | 0,9 |
 |Kaal				| 5 | 6 | 7 | 0,8 |
-^Kokku (koos kaaluteguriga)	^ 19^27^ 28^ ^
+^Kokku (koos kaaluteguriga)	^ 15,8^20,8^ 24,4^ ^
-Hindamisskaala oli 1-10 punkti ja kaalutegur 0-1. Kaalutegurid olid valitud lähtuvalt süsteemile esitatud nõuetest ja piirangutest. Kuigi näiteks lahendus 2 oli oluliselt võimekam raskel maastikul liikumisel, ei olnud seda lähteülesandes nõutud ja vastava funktsionaalsuse kaalutegur oli sellest tulenevalt madal.
+Hindamisskaala oli 1-10 punkti ja kaalutegur 0-1. Kaalutegurid olid valitud lähtuvalt süsteemile esitatud nõuetest ja piirangutest. Kuigi näiteks lahendus II oli oluliselt võimekam raskel maastikul liikumisel, ei olnud seda lähteülesandes nõutud ja vastava funktsionaalsuse kaalutegur oli sellest tulenevalt madal.
-Hindamise tulemusena osutus antud ülesande optimaalseimaks lahenduseks ratastel liikuv kahe eraldi mootoriga platvorm. Edasine töö jätkus valitud lahenduse edasiarendusega reaalseks süsteemiks.
+Hindamise tulemusena osutus antud ülesande optimaalseimaks lahenduseks variant I - ratastel liikuv kahe eraldi mootoriga platvorm. Kuna lähteülesandes oli lubatud kasutada ka olemasolevaid veermikke teostati kiire uuring ja valiti kolm olemasolevat platvormi, mida võrreldi ideelahenduse võitnud kontseptsiooniga. Võrdlus viidi läbi samadel tingimustel, kui ideelahenduste hindamine, kuid lisandus kriteerium "Lisaseadme paigalduse ruum", kuna erinevalt ise projekteeritavatest platvormidest on olemasoleva veermiku konstruktsiooni muutmine keeruline.
+^ Funktsioon/Lahendus		^ Ideelahendus ^ Ratastel platvorm ^ Lintidega platvorm ^ Kaalutegur ^
+|Maksumus			| 3 | 8 | 6 | 0,8 |
+|Valmistamise keerukus		| 2 | 8 | 9 | 0,7 |
+|Manööverdamisvõime		| 4 | 6 | 8 | 0,5 |
+|Läbivus			| 5 | 3 | 10 | 0,3 |
+|Kodulabori rakendatavus	| 5 | 6 | 8 | 0,9 |
+|Kaal				| 5 | 7 | 6 | 0,8 |
+|Lisaseadme paigalduse ruum     | 10 | 2 | 7 | 0,8 |
+^Kokku (koos kaaluteguriga)	^ 23,8^23,5^ 35,7^ ^
+Kuna üheks olulisemaks prioriteediks oli peale kodulabori komponentide kasutamise hind, siis otsustati valmislahenduse "Lintidega platvorm" kasuks. Võrdlusanalüüsidest järeldub ka, et kasutades valmisplatvormi, on mõistlikum valida lintidega platvorm. Ise valmistamise korral oleks aga lintidega platvormi valmistamiskulud liiga kõrged ja mõistlikum oleks teha ratastega platvorm.
+Edasine töö jätkus valitud lahenduse edasiarendusega reaalseks süsteemiks.
+<pagebreak>
 ===== Mehaanika =====
@@ Line 58: / Line 77: @@
 Mehaanika püüti valmistada võimalikult lihtne, järgides samal ajal modulaarsuse põhimõtet. Esimene ja tagumine põrkeraud on identsed moodulid. Elektroonika osas on kasutatud kolme moodulit, mis on paigutatud üksteise peale, võimaldades nii lihtsaid ribakaabelühendusi ja tagades samal ajal moodulite suhteliselt lihtsa vahetatavuse. Mootoriteks on valitud Kodulabori komplektis olevad integreeritud reduktori ja koodriga mootorid, mis on ühendatud otse mootorite ajurplaadiga. Ratasteks on kasutatud mudellennuki rattaid, mis on väga kerged ja piisavalt tugevad antud roboti jaoks. Valmistamise lihtsuse huvides on roboti alusplaat ja pealmine plaat identsed. Plaadid on varustatud avadega, võimaldades nii pealmisele plaadile kinnitada erinevaid seadmeid. Kahe plaadi vahele mahub lisaks elektroonikamoodulitele ka aku.
-[{{  :examples:projects:robot:robot_3d.jpg?500  |Algne 3D mudel robotist ja selle komponentide omavahelistest paiknemisest.}}]
+[{{  :examples:projects:robot:robot_3d.jpg?500  |Algne 3D mudel robotist ja selle komponentide omavahelistest paiknemisest}}]
 Eraldi on projekteeritud roboti põrkeraud, mis on integreeritud puute- ja joonejälgimise anduritega. Põrkerauad on valmistatud trükiplaatidest, omades lisaks konstruktsioonile ka elektriühendusi. Joonejälgimise andurid on joodetud otse põrkeraua alumisele plaadile. Puuteandurid (mikrolülitid) on paigutatud kahe põrkeraua plaadi vahele ja eestpoolt kaetud ühtse kummiribaga. Kummiriba summutab põrkejõudu ja võimaldab samal ajal täpsemalt tuvastada, mis suunalt löök tuli.
-[{{  :examples:projects:robot:pamperi_joonis.jpg?500  |Põrkeraua plaadi tööjoonis.}}]
+[{{  :examples:projects:robot:pamperi_joonis.jpg?500  |Põrkeraua plaadi tööjoonis}}]
 ===== Elektroonika =====
-Süsteemi elektroonika on kirjeldatud põhimõttelahendusena ja klassikalise elektriskeemina koos trükiplaadi pildiga.
+Süsteemi elektroonika on kirjeldatud põhimõttelahendusena ja klassikalise elektriskeemina koos trükiplaadi montaažiskeemina.
 [{{  :examples:projects:robot:robot_electronics.png?500  |Elektroonikakomponentide plokkskeem}}]
-Näitena on toodud roboti põrkeraua joonejälgimise andurite elektroonika skeem ja vastav trükiplaadi (PCB) skeem.
+<pagebreak>
-[{{  :examples:projects:robot:robot_pumper_skeem.png?500  |Põrkeraua andurite elektriskeem.}}]
+Näitena on toodud roboti põrkeraua joonejälgimise andurite elektriskeem ja vastava trükiplaadi (PCB) montaažiskeemiga.
-[{{  :examples:projects:robot:robot_pumper_pcb.png?500  |Põrkeraua montaažiskeem.}}]
+[{{  :examples:projects:robot:robot_pumper_skeem.png?500  |Põrkeraua andurite elektriskeem}}]
-~~PB~~
+[{{  :examples:projects:robot:robot_pumper_pcb.png?500  |Põrkeraua montaažiskeem}}]
+<pagebreak>
 ===== Juhtimine =====
@@ Line 84: / Line 105: @@
 ==== Algoritm ====
-Algoritm kirjeldab süsteemi juhtloogikat ja on esitatud plokkdiagrammina. Lihtsama algoritmi koostamiseks piisab paarist elemendist ja nendevaheliste seoste kirjeldamisest. Kui roboti algoritm on  koostatud korrektselt, siis on sellest roboti juhtprogrammi
+Algoritm kirjeldab süsteemi juhtloogikat ja on esitatud plokkdiagrammina. Lihtsama algoritmi koostamiseks piisab paarist elemendist ja nendevaheliste seoste kirjeldamisest. Kui roboti algoritm on koostatud korrektselt, siis on sellest roboti juhtprogrammi juba suhteliselt lihtne koostada.
-suhteliselt lihtne koostada.
+Algoritmis on kasutatud põhiliselt kahte erinevat objekti: ümardatud nurkadega ristkülik, mis tähistab mingit tegevust ja väike romb mingi tingimuse kontrollimiseks, millele järgneb vastavalt kontrolli tulemusena edasiste tegevuste käivitamine.
-Algoritmis on kasutatud põhiliselt kahte erinevat objekti: ümardatud nurkadega ristkülik tähistab mingit tegevust, väike romb mingi tingimuse kontrollimist ja vastavalt kontrolli tulemusena järgneb edasiste tegevuste käivitamine.
 Algoritmis kasutatud tähiste tähendused:
 ^Tähis^Tähendus^0^1^-1^
-|M0|parem mootor|seisab|pöörleb päripäeva|pöörleb vastupäeva|
 |M1|vasak mootor|seisab|pöörleb päripäeva|pöörleb vastupäeva|
+|M2|parem mootor|seisab|pöörleb päripäeva|pöörleb vastupäeva|
 |F|esimene keskmine puuteandur|signaal puudub|signaal olemas| |
 |FR|esimene parem puuteandur|signaal puudub|signaal olemas | |
 |FL|esimene vasak puuteandur|signaal puudub|signaal olemas | |
+|d|viide| | | |
-[{{  :examples:projects:robot:robot_algoritm.png?500  |Algoritmi olekudiagramm.}}]
+[{{  :examples:projects:robot:robot_algoritm.png?500  |Algoritmi olekudiagramm}}]
 ==== Lähtekood ====
@@ Line 120: / Line 141: @@
 	dcmotor_init(0);
 	dcmotor_init(1);
+	// Andurite viigud sisendiks
+	pin_setup_input_with_pullup(front);
+	pin_setup_input_with_pullup(frontleft);
+	pin_setup_input_with_pullup(frontright);
 	// Lõputu tsükkel
@@ Line 127: / Line 153: @@
 		dcmotor_drive(0, 1);
 		dcmotor_drive(1, 1);
-		// Esimeste puuteandurite signaalide kontroll
+		// Keskmise anduri signaali kontroll
-		if (pin_get_value(front) ||
+		if (pin_get_value(front))
-		    pin_get_value(frontleft) ||
-		    pin_get_value(frontright))
 		{
-			// Keskmise anduri signaali kontroll
+			// Mootorite reverseerimine
-			if (pin_get_value(front))
+			dcmotor_drive(0, -1);
-			{
+			dcmotor_drive(1, -1);
-				// Mootorite reverseerimine
-				dcmotor_drive(0, -1);
-				dcmotor_drive(1, -1);
-				// Paus 1 sekund
+			// Paus 1 sekund
-				sw_delay_ms(1000);
+			sw_delay_ms(1000);
-				// Vasaku mootori päripäeva käivitamine
+			// Vasaku mootori päripäeva käivitamine
-				dcmotor_drive(1, 1);
+			dcmotor_drive(0, 1);
-			}
+			// Paus 2 sekundit
+			sw_delay_ms(2000);
+		}
-			// Vasaku anduri signaali kontroll
+		// Vasaku anduri signaali kontroll
-			else if (pin_get_value(frontleft))
+		else if (pin_get_value(frontleft))
-			{
+		{
-				// Vasaku mootori päripäeva käivitamine
+			// Parema mootori reverseerimine
-				dcmotor_drive(1, 1);
+			dcmotor_drive(1, -1);
-			}
-			else
+			// Paus 2 sekundit
-			{
+			sw_delay_ms(2000);
-				// Parema mootori vastupäeva käivitamine
+		}
-				// Vasaku mootori päripäeva käivitamine
-				dcmotor_drive(0, -1);
-				dcmotor_drive(1, 1);
-			}
+		// Parema anduri signaali kontroll
+		else if (pin_get_value(frontright))
+		{
+			// Vasaku mootori reverseerimine
+			dcmotor_drive(0, -1);
 			// Paus 2 sekundit
 			sw_delay_ms(2000);
@@ Line 168: / Line 194: @@
 </code>
-===== Valmislahendus =====
+<pagebreak>
-Projekti raames valminud robotplatvorm on valmistatud üldjoontes plastikust, välja arvatud mootori kinnitused, mis on valmistatud alumiiniumprofiilist. Elektroonikamoodulid on paigutatud üksteise peale, aku on lahtiselt kahe plaadi vahel. Põrkerauad on valmistatud trükkplaadist ja värvitud mustaks. Roboti pealmine plaat on täiesti sile, võimaldades sinna kinnitada erinevaid soovitud seadmeid. Projekti raames paigaldati robotplatvormile lihtne radar, mis koosnes väikesest RC servomootorist ja infrapunaandurist. Teiseks seadmeks katsetati standardmanipulaatoreid, mille lülisid juhitakse samuti standardsete RC servodega. Mõlemad variandid on näidatud allolevatel piltidel.
+===== Valmislahendus =====
-[{{  http://www.mehhatroonika.ee/images/user/device/platvorm2.jpg?500  |Robot infrapuna radariga.}}]
+Projekti raames valminud robotplatvorm on valmistatud üldjoontes plastikust, välja arvatud mootori kinnitused, mis on valmistatud alumiiniumprofiilist. Elektroonikamoodulid on paigutatud üksteise peale, aku on lahtiselt kahe plaadi vahel. Põrkerauad on valmistatud trükkplaadist ja värvitud mustaks. Roboti pealmine plaat on täiesti sile, võimaldades sinna kinnitada erinevaid soovitud seadmeid. Projekti raames paigaldati robotplatvormile lihtne radar, mis koosnes väikesest RC servomootorist ja infrapunaandurist. Teise lahendusena paigaldati platvormile intelligentne kaameramoodul masinnägemise ülesannete lahendamiseks. Mõlemad variandid on näidatud allolevatel piltidel. Kolmandaks seadmeks katsetati standardmanipulaatorit, mille lülisid juhitakse samuti standardsete RC servomootoritega, kasutades nende ajuri juhtimiseks jadaliidest.
-[{{  http://www.mehhatroonika.ee/images/user/device/platvorm1.jpg?500  |Robot manipulaatoriga.}}]
+[{{  :examples:projects:robot:robot_radar.png?580 |Robot infrapuna radariga}}]
+[{{  :examples:projects:robot:robot_camera.png?580  |Robot intelligentse kaameramooduliga (CMUcam3)}}]
-~~PB~~
+<pagebreak>
 ===== Majanduskalkulatsioon =====
@@ Line 190: / Line 217: @@
 |Toiteplaat|TP|1|500.-|500.-|
 |Joonejälgimise andurid|LFS QRD1114|8|30.-|240.-|
-|TS Microswitch|Puuteandurid|8|25.-|150.-|
+|Puuteandurid|TS Microswitch|8|25.-|200.-|
 |Kere plaat|ABS |4|50.-|200.-|
 |Trükiplaadi toorik| |2|50.-|100.-|
@@ Line 197: / Line 224: @@
 |Aku|NI-MH 9,6 V|1|350.-|350.-|
 |Erinevad kaablid| |10|20.-|200.-|
-|Mutrid poldid| |1|50.-|50.-|
+|Mutrid-poldid| |1|50.-|50.-|
 |Muud tarvikud| |1|100.-|100.-|
-^ Kokku ^ ^ ^ ^ 4570.- ^
+^ Kokku  ^ ^ ^ ^ 4620.- ^
 Hinnanguline tööjõu- ja tootmiskulu üksikeksemplari korral.
@@ Line 212: / Line 239: @@
 ^Kokku^ 11 ^ ^ 3225.- ^
-Roboti hinnanguline maksumus kokku **7795.-**
+Roboti hinnanguline maksumus kokku **7845.-**
 Arvutatud roboti maksumus on siiski hinnanguline, kuna tegemist on õppeotstarbelise projektiga, kus enamik tööd ja koostamist on tehtud oluliselt suuremas mahus, kuid otsese rahalise tasuta. Seetõttu on töö- ja ajakulu ligikaudne ja ei kajasta tegelikku olukorda.

et/projects/wheeled_robot.1265899189.txt.gz · Last modified: 2020/07/20 09:00 (external edit)