Ayaqqabı Sensorlu Robotla Gəzin, GPSsiz, Xəritəsiz: 13 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

By obluobluFollow haqqında: oblu qapalı naviqasiya sensoru oblu haqqında daha çox »

Robot əvvəlcədən proqramlaşdırılmış bir yolda hərəkət edir və (bluetooth üzərindən) faktiki hərəkət məlumatlarını real vaxt izləmə üçün bir telefona ötürür. Arduino yolu ilə əvvəlcədən proqramlaşdırılıb və oblu robotun hərəkətini hiss etmək üçün istifadə olunur. oblu, hərəkət məlumatlarını Arduinoya nizamlı olaraq ötürür. Buna əsaslanaraq Arduino, robotun əvvəlcədən təyin olunmuş yolu keçməsinə imkan vermək üçün təkərlərin hərəkətini idarə edir.

Addım 1: QISA GİRİŞ

Layihə, GPS və ya WiFi və ya Bluetooth istifadə etmədən, hətta xəritə və ya bina planı planı istifadə etmədən, robotun dəqiqliklə müəyyən edilmiş bir yolda hərəkət etməsini nəzərdə tutur. Və həqiqi yolunu (ölçüyə), real vaxtda çək. Bluetooth, real vaxt yer məlumatlarını ötürmək üçün bir tel əvəz kimi istifadə edilə bilər.

Addım 2: MARAQLI ARTIQ HEKAYƏSİ

Komandamızın əsas gündəmi ayaqqabıya quraşdırılmış piyada naviqasiya sensorlarını inkişaf etdirməkdir. Bununla birlikdə, bir akademik araşdırma qrupu, robotu içəridə gəzmək və eyni vaxtda mövqeyini izləmək tələbi ilə bizə müraciət etdi. Qapalı bir kamerada radiasiya xəritələşdirmək və ya sənaye qurğusunda qaz sızması aşkar etmək üçün bu sistemdən istifadə etmək istəyirdilər. Belə yerlər insanlar üçün təhlükəlidir. Arduino əsaslı robotumuzun daxili naviqasiyası üçün möhkəm bir həll axtarırıq.

Hər hansı bir hərəkət sensoru modulu (IMU) üçün açıq seçimimiz "oblu" idi (Şəkilin üstündəki Ref). Ancaq buradakı çətin məqam, oblu'nun mövcud proqram təminatının sadə sözlərlə ayaq üstü qapalı Piyada Ölü Hesablaması (PDR) və ya Piyada Naviqasiyası üçün uyğun olması idi. ayağına monte edilmiş IMU olaraq oblu'nun PDR performansı olduqca təsir edicidir. Ayaqqabı sensoru olaraq oblunun real vaxt rejimində izlənməsi üçün Android tətbiqinin (Xoblu) mövcudluğu üstünlüyü artırır. Bununla birlikdə, robot gəzmək və onu izləmək üçün insan gəzinti modelinə əsaslanan mövcud alqoritmdən istifadə etmək çətin idi.

Addım 3: "oblu" a QISA GİRİŞ

"oblu", geyilə bilən hərəkət algılama tətbiqlərinə yönəldilmiş kiçik ölçülü, aşağı qiymətli və açıq qaynaqlı inkişaf platformasıdır. Li-ion şarj oluna bilən batareyadır və USB batareyasının yüklənməsinə imkan verir. Simsiz əlaqə üçün bluetooth (BLE 4.1) moduluna malikdir. "oblu", mürəkkəb naviqasiya tənliklərini həll etməyə imkan verən 32 bitlik üzən nöqtəli mikro nəzarətçiyə (Atmel AT32UC3C) sahibdir. Buna görə də, bütün hərəkətləri oblu üzərində həyata keçirir və yalnız son nəticəni ötürür. Bu, oblu -nun assosiasiya sistemi ilə inteqrasiyasını son dərəcə sadə edir. "oblu", sensorun birləşməsinə imkan verən və hərəkət algılama performansını artıran çoxlu IMU (MIMU) sisteminə də sahibdir. MIMU yanaşması "oblu" unikallığını artırır.

oblu'nun daxili hesablamaları insan gedişinə əsaslanır. oblu, ardıcıl iki addım və başlıq dəyişikliyi arasında yerdəyişmə verir. Necə - ayaq yerə toxunduqda, tabanın sürəti sıfırdır, yəni taban dayanır. Bu yolla oblu 'addımlarını' algılar və bəzi daxili səhvləri düzəldir. Səhvlərin tez -tez düzəldilməsi böyük izləmə performansı ilə nəticələnir. Beləliklə, tutmaq burada yatır. Robotumuz da eyni tərzdə getsə nə olar - hərəkət et, dayan, hərəkət et, dayan.. Əsasən, oblu hərəkəti sıfır və sıfır olmayan anları olan hər hansı bir obyekt üçün istifadə edilə bilər. Beləliklə, oblu ilə irəlilədik və heç bir zaman robotumuzu və izləmə sistemimizi yığa bilmədik.

Addım 4: "oblu" nun FAYDASI NƏDİR?

Vaxtımızın təxminən 70% -ni evdə keçiririk. Buna görə də, insanların və maşınların daxili naviqasiyasını tələb edən bir çox tətbiq var. Ən çox istifadə edilən yerləşdirmə həlli, açıq naviqasiya üçün yaxşı olan peyk əsaslı GPS/GNSS -dir. Açıq səmaya daxil olmayan daxili mühitdə və ya şəhər mühitində uğursuz olur. Bu cür tətbiqlər, gecəqonduların və ya ağır ağac örtüyünün altında olan ərazilərin coğrafi araşdırması, robotların daxili naviqasiyası, xilasetmə agentlərinin yanğın söndürmə, mədən qəzaları, şəhər müharibəsi və s.

Oblu'nun sələfi, yanğınsöndürənlərin yerləşdirilməsi üçün çox yığcam bir ayaqqabı sensoru (və ya PDR sensoru) olaraq təqdim edildi, daha sonra asan və dəqiq axtaranlar üçün yüksək konfiqurasiya edilə bilən bir inkişaf platforması olaraq dəyişdirildi. insanların həm də robotların daxili naviqasiyası üçün əlverişli inertial algılama həlli. İndiyə qədər oblu istifadəçiləri piyadaların izlənməsi, sənaye təhlükəsizliyi və resurs idarəçiliyi, taktiki polislik, GPSsiz ərazinin coğrafi araşdırması, özüyeriyən robot, köməkçi robotlar, oyun, AR/VR, hərəkət pozğunluqlarının müalicəsi, fizikanı anlamaqda tətbiqlərini nümayiş etdirdilər. hərəkət və s oblu kosmik məhdudiyyətli tətbiqlər üçün uyğundur, məsələn geyilə bilən hərəkət sensoru. Gəmidəki Bluetooth sayəsində simsiz IMU olaraq da istifadə edilə bilər. Bortda üzən nöqtə işləmə qabiliyyətinin olması, dörd IMU dəsti ilə birlikdə, modulun daxilində sensorun birləşməsini və hərəkətin işlənməsini mümkün edir ki, bu da çox dəqiq hərəkət algılaması ilə nəticələnir.

Addım 5: PROJE HEKAYƏSİ

Bu layihənin hekayəsi videoda …

Addım 6: SİSTEM TƏSVİRİ

Robot əvvəlcədən proqramlaşdırılmış bir yolda hərəkət edir və (bluetooth üzərindən) həqiqi hərəkət məlumatlarını real vaxt izləmə üçün bir telefona ötürür.

Arduino yolu ilə əvvəlcədən proqramlaşdırılıb və oblu robotun hərəkətini hiss etmək üçün istifadə olunur. oblu, hərəkət məlumatlarını Arduinoya nizamlı olaraq ötürür. Buna əsaslanaraq Arduino, robotun əvvəlcədən təyin olunmuş yolu keçməsinə imkan vermək üçün təkərlərin hərəkətini idarə edir.

Robotun yolu düz xətt seqmentləri dəsti olaraq proqramlaşdırılmışdır. Hər bir xətt seqmenti birincisinə görə uzunluğu və istiqaməti ilə müəyyən edilir. Robotun hərəkəti təmkinli saxlanılır, yəni düz xətt üzrə hərəkət edir, lakin daha kiçik seqmentlərdə (sadəlik üçün 'addımlar' deyək). Hər addımın sonunda, oblu düz uzunluqdan və istiqamətdən kənara çıxmanı (istiqamət dəyişikliyi) Arduinoya ötürür. Arduino, əvvəlcədən təyin edilmiş düz xətdən sapma taparsa, bu cür məlumatları aldıqda hər addımda robotun hizalanmasını düzəldir. Düz olmayan səth, robot quruluşunda kütləvi dengesizlik, DC mühərriklərində memarlıq və ya elektrik dengesizliği və ya ön sərbəst təkərin təsadüfi istiqamətləndirilməsi kimi ideal olmayan xüsusiyyətlər səbəbiylə düz xətdən kənara çıxa bilər və müəyyən bir açı ilə və ya əyri yolla gedə bilər. Bir addım atın.. başınızı düzəldin… irəliləyin. Robot, müəyyən bir xətt seqmentinin proqramlaşdırılmış uzunluğundan daha çox səyahət edərsə, geriyə də hərəkət edir. Növbəti addım uzunluğu, bu xüsusi düz xətt seqmentinin keçəcəyi məsafədən asılıdır. Gediləcək məsafə daha böyük olduqda robot böyük addımlar atır və təyinata yaxın olaraq daha kiçik addımlar atır (yəni hər düz xətt seqmentinin sonu). oblu eyni vaxtda məlumatları Arduino və telefona (bluetooth üzərindən) ötürür. Xoblu (Android tətbiqi), telefondan real vaxtda izləmək üçün istifadə olunan robotdan alınan hərəkət məlumatlarına əsaslanan yolu qurmaq üçün bəzi sadə hesablamalar aparır. (Xoblu istifadə edərək yol tikintisi ikinci şəkildə göstərilmişdir).

Xülasə olaraq, oblu hərəkəti hiss edir və hərəkət məlumatlarını Arduino və telefona müntəzəm olaraq çatdırır. Proqramlaşdırılmış yola və hərəkət məlumatlarına (oblu tərəfindən göndərilən) əsaslanaraq Arduino təkərlərin hərəkətini idarə edir. Başlat/dayandır əmrləri istisna olmaqla, robotun hərəkəti uzaqdan idarə olunmur.

Oblu firmware üçün https://sourceforge.net/p/openshoe/_list/git səhifəsinə daxil olun.

Robotun Aurduino kodu üçün https://github.com/vijkumsha/oblu_Robot saytına daxil olun.

Addım 7: YOL MODELLƏNDİRMƏ

Robot yalnız düz xətt seqmentlərində gəzərsə ən yaxşı idarə oluna bilər. Buna görə də, yol ilk növbədə düz xətt seqmentləri kimi modelləşdirilməlidir. Şəkillər yerdəyişmə və oriyentasiya baxımından bir neçə nümunə yolu və onların təsvirlərini ehtiva edir. Yol Arduinoda belə proqramlaşdırılmışdır.

Eynilə, düz xətt seqmentlərindən ibarət olan hər hansı bir yol Arduinoda təyin oluna və proqramlaşdırıla bilər.

Addım 8: DÖVLƏT MONTAJI

Ən yüksək səviyyəli sistem inteqrasiya diaqramı. Arduino və oblu, hardware montajının bir hissəsidir. UART, Arduino və oblu arasında ünsiyyət üçün istifadə olunur. (Bağlantı Rx/Tx bağlantısına diqqət yetirin.) Məlumat axınının istiqaməti yalnız istinad üçündür. Bütün hardware qurğusu bluetooth istifadə edərək smartfonla (Xoblu) əlaqə qurur.

Addım 9: CIRCUIT DIAGRAM

Arduino, oblu, motor sürücüsü və batareya paketi arasındakı ətraflı elektrik əlaqələri.

Addım 10: ƏLAQƏ PROTOKOLU:

Aşağıda robotun üzərində quraşdırılmış oblu sensoru ilə Xoblu arasında məlumat ünsiyyətinin necə qurulduğu göstərilir:

Addım 1: Xoblu, oblu'ya START əmrini göndərir Adım 2: oblu, Xoblu'ya uyğun ACK göndərərək əmr aldığını təsdiqləyir Adım 3: oblu, hər addımda yerdəyişmə və oriyentasiya məlumatı olan DATA paketini hər addımda Xobluya göndərir. (addım = sıfır hərəkəti aşkar etdikdə və ya dayanma aşkar edildikdə). Adım 4: Xoblu, uyğun ACK -nı obluya göndərərək son DATA paketini aldığını qəbul edir. (Xoblu STOP göndərənə qədər 3 və 4 -cü addımlar dövrü təkrarlanır. STOP əmrini aldıqda oblu 5 -ci addımı icra edir) Addım 5: STOP - (i) obluda işlənməni dayandırın (ii) obludakı bütün çıxışları dayandırın Zəhmət olmasa START, ACK, DATA və STOP detalları

Adım 11: "oblu" IMU NECƏ İŞLƏYİR (isteğe bağlı):

Ayağına quraşdırılmış PDR sensorlarının işinin əsas prinsipinə və obluya dair bəzi istinadlar təqdim etmək:

Oblu-nun mövcud mənbə kodu ayağa quraşdırılmış naviqasiyaya yönəlib. Və bu məqsəd üçün ən yaxşısıdır. Aşağıdakı video onun əsas iş prinsipini əhatə edir:

Ayağa quraşdırılmış PDR sensorlar haqqında bir neçə sadə məqalə: 1. Addımlarımı izləyin

2. Adımlarımı izləməyə davam edin

Ayaq sensorlarından istifadə edərək piyadaların ölümü ilə bağlı ətraflı məlumat üçün bu sənədə müraciət edə bilərsiniz.

Addım 12: "oblu.io" ya daxil olun (isteğe bağlı)

"Oblu" nun mümkün tətbiqləri üçün videoya baxın:

---------------- Zəhmət olmasa geribildiriminizi, təkliflərinizi və şərhlərinizi yazın. Ən yaxşı diləklər!

Addım 13: BİLEŞENLER

1 oblu (açıq mənbəli IMU inkişaf platforması)

Arduino üçün 1 Ağıllı Motorlu Robot Avtomobil Batareya Kutusu Şassi Kit DIY Sürət Kodlayıcısı

1 Lehimsiz Breadboard Yarım Ölçüsü

1 Kişi/Qadın Atlama Teli

2 kondansatör 1000 µF

1 Texas Instruments Dual H-Bridge motor sürücüləri L293D

1 Arduino Mega 2560 və Genuino Mega 2560

4 Amazon Web Services AA 2800 Ni-MH Şarj edilə bilər