TECHNICK ´ A UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta mechatroniky a mezioborov´ ych inˇ zen´ yrsk´ ych studi´ı
BAKAL ´ A ˇ RSK ´ A PR ´ ACE
2007 Zdenˇ ek Herda
TECHNICK ´ A UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta mechatroniky a mezioborov´ ych inˇ zen´ yrsk´ ych studi´ı
Studijn´ı program: B 2612 Elektrotechnika a informatika
Studijn´ı obor: 2612R011 Elektronick´e informaˇcn´ı a ˇr´ıd´ıc´ı syst´emy
Realizace hardwarov´ eho a softwarov´ eho vybaven´ı ˇ sestinoh´ eho mobiln´ıho robota
Realization of hardware and software equipment for six-leg mobile robot
Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace
Autor bakal´aˇrsk´e pr´ace: Zdenˇek Herda
Vedouc´ı bakal´aˇrsk´e pr´ace: Doc. Ing. Mgr. V´aclav Z´ada, CSc.
Konzultant bakal´aˇrsk´e pr´ace: Ing. Pavel Pirkl
Rozsah pr´ace a pˇr´ıloh Poˇcet stran textu: 40 Poˇcet obr´azk˚u: 29 Poˇcet tabulek: 2
M´ısto tohoto listu tu bude origin´ aln´ı zad´ an´ı s
podpisy
TECHNICK ´ A UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta mechatroniky a mezioborov´ ych inˇzen´ yrsk´ ych studi´ı H´alkova 6, 461 17 Liberec 1
Anotace
Tato pr´ace se zab´yv´a ´upravou existuj´ıc´ı konstrukce, n´avrhem ˇr´ızen´ı a pouˇzit´ım senzor˚u pro ˇsestinoh´eho mobiln´ıho robota s ohledem na zadan´e ´ulohy. Je to ´uloha sledov´an´ı ˇc´ary a ´ulohy vyh´yb´an´ı pˇrek´aˇzk´am. Robot by mˇel tyto ´ulohy vykon´avat autonomnˇe, to znamen´a bez nutnosti z´asahu ˇclovˇeka.
K ˇr´ızen´ı robota je pouˇzit mikroprocesor C8051F410. Jako senzory jsou pouˇzity taktiln´ı senzory, infraˇcerven´e senzory CNY70 a byly prozkoum´any moˇznosti ultra- zvukov´eho d´alkomˇeru SRF05.
Annotation
This thesis is about modiffication of existing construction, control design and using sensors for six-leg mobile robot with reference to ordered tasks. Tasks are line following and avoiding barriers. Robot do this tasks autonomicaly. It means without human control.
Control device of robot is microcomputer C8051F410. As sensors are used tactile sensors, infrared sensors and researched possibilities of ultrasonic distance meter SRF05.
Prohl´ aˇ sen´ı
Byl jsem sezn´amen(a) s t´ım, ˇze na mou diplomovou pr´aci (DP) se plnˇe vztahuje z´akon ˇc. 121/2000 o pr´avu autorsk´em, zejm´ena §60 (ˇskoln´ı d´ılo).
Beru na vˇedom´ı, ˇze TUL m´a pr´avo na uzavˇren´ı licenˇcn´ı smlouvy o uˇzit´ı m´e DP a prohlaˇsuji, ˇze souhl´as´ım s pˇr´ıpadn´ym uˇzit´ım m´e DP (prodej, zap˚ujˇcen´ı apod.).
Jsem si vˇedom(a) toho, ˇze uˇzit´ı sv´e DP, ˇci poskytnout´ı licence k jej´ımu vyuˇzit´ı mohu jen se souhlasem TUL, kter´a m´a pr´avo ode mne poˇzadovat pˇrimˇeˇren´y pˇr´ıspˇevek na ´uhradu n´aklad˚u vynaloˇzen´ych univerzitou na vytvoˇren´ı d´ıla (aˇz do jejich skuteˇcn´e v´yˇse).
Diplomovou pr´aci jsem vypracoval(a) samostatnˇe s pouˇzit´ım uveden´e literatury a na z´akladˇe konzultac´ı s vedouc´ım diplomov´e pr´ace a konzultantem.
Datum: 13. kvˇetna 2007 Podpis:
Podˇ ekov´ an´ı
V prvn´ı ˇradˇe bych chtˇel podˇekovat vedouc´ımu t´eto pr´ace panu Doc. Ing. Mgr.
V´aclavu Z´adovi, kter´y smˇeroval m´e kroky ke zd´arn´emu c´ıli t´eto pr´ace. D´ık patˇr´ı tak´e panu Ing. Pavlu Pirklovi za rady pˇri n´avrhu elektroniky, vytv´aˇren´ı programu a za poskytnut´ı pracoviˇstˇe.
Obsah
1 Uvod´ 8
1.1 Co je to robotika, robot a uplatnˇen´ı robot˚u . . . 8
1.2 Obsah pr´ace . . . 9
2 Motorick´y syst´em 10 2.1 Mechanika robota a jej´ı ´upravy . . . 10
2.2 Struˇcn´y popis p˚uvodn´ı konstrukce . . . 10
2.3 Uprava mechaniky . . . 11´
2.4 Zhodnocen´ı varianty a dalˇs´ı moˇznosti . . . 13
2.5 Servomotory - ˇr´ızen´ı a parametry . . . 14
2.6 Akumul´ator . . . 15
3 Senzorick´y syst´em 16 3.1 Pouˇzit´ı a rozm´ıstˇen´ı senzor˚u . . . 16
3.2 Ultrazvukov´y d´alkomˇer . . . 16
3.3 Optick´e senzory . . . 18
4 Kognitivn´ı syst´em 21 4.1 Kr´atk´y popis procesoru . . . 21
4.2 Nap´ajen´ı procesoru . . . 22
4.3 Programov´an´ı procesoru . . . 22
4.4 Casovaˇce a jejich pouˇzit´ı . . . 22ˇ 4.5 Pˇreruˇsen´ı . . . 23
4.6 I/O porty . . . 23
4.7 Vnitˇrn´ı oscil´ator . . . 26
4.8 Z´akladn´ı deska robota . . . 26
5 Ulohy pro robota´ 27 5.1 Uloha vyh´´ yb´an´ı pˇrek´aˇzk´am . . . 27
5.1.1 Podm´ınky pro ´uspˇeˇsn´e proveden´ı ´ulohy . . . 27
5.1.2 Popis prvn´ı verze ´ulohy . . . 27
5.1.3 Popis druh´e verze ´ulohy . . . 29
5.1.4 Porovn´an´ı obou verz´ı . . . 30
5.2 Uloha sledov´an´ı ˇc´ary . . . 30´
5.2.1 Podm´ınky pro ´uspˇeˇsn´e proveden´ı ´ulohy . . . 30 5.2.2 Popis ´ulohy . . . 30
6 Z´avˇer 33
7 Pˇr´ılohy 34
7.1 Schemata . . . 34 7.2 Kompletn´ı robot . . . 37 7.3 Pˇr´ıloha na CD . . . 39
Seznam pouˇzit´e literatury 40
1 Uvod ´
1.1 Co je to robotika, robot a uplatnˇ en´ı robot˚ u
Robotika je oblast vˇedy zab´yvaj´ıc´ı se problematikou robot˚u. Jejich mechanic- kou konstrukc´ı a ˇr´ızen´ım. Je to jedna z nejperspektivnˇejˇs´ıch oblast´ı budoucnosti.
Uplatnˇen´ı robot˚u je jiˇz v t´eto dobˇe velmi ˇsirok´e a do budoucna se s roboty budeme setk´avat st´ale ˇcastˇeji. Aˇz do ned´avna to byla hlavnˇe robotick´a ramena pouˇz´ıvan´a ve v´yrobn´ıch link´ach, ale dnes se objevuj´ı i mobiln´ı roboty s vlastn´ım (d´ale au- tonomn´ım) ˇr´ızen´ım. Napˇr´ıklad hl´ıdac´ı roboty, autonomn´ı vysavaˇce (obr. 2) nebo dokonce robotick´e hraˇcky. Dalˇs´ı moˇznosti uplatnˇen´ı jsou v medic´ınˇe. Mohou to b´yt zaˇr´ızen´ı, kter´a se vyuˇz´ıvaj´ı k n´aroˇcn´ym chirurgick´ym operac´ım. ˇSiroce se uplatˇnuj´ı v souˇcasn´e dobˇe tak´e pˇri n´ahrad´ach konˇcetin, kde jsou propojov´ana s nervy nebo ˇslachami. Sv´e zastoupen´ı maj´ı i v kosmonautice. Jsou to manipulaˇcn´ı ramena rake- topl´anu, vesm´ırn´ych stanic a r˚uzn´e autonomn´ı moduly pro sbˇer vzork˚u a pr˚uzkum jin´ych planet (obr. 1).
Obr´azek 1: Robot MER dopraven´y na Mars sondou Spirit a Oportunity
Obr´azek 2: ˇCist´ıc´ı robot firmy Tchibo
Kde se tedy vzalo slovo robot. P˚uvodem ˇcesk´e slovo je v´ytvorem v´yznamn´eho liter´arn´ıho autora Karla ˇCapka a postupnˇe se stalo svˇetov´ym v´yrazem, kter´ym se naz´yv´a zaˇr´ızen´ı skl´adaj´ıc´ı se z tˇechto ˇc´ast´ı. Z mechanick´e ˇc´asti (motorick´y syst´em), senzor˚u (senzorick´y syst´em) a ˇr´ıd´ıc´ıho syst´emu (kognitivn´ı syst´em). Motorick´y syst´em zahrnuje veˇskerou mechaniku robota. Ramena, nohy, podvozek,. . . atd. Senzorick´y syst´em umoˇzˇnuje robotu vn´ımat okol´ı. Pouˇz´ıvaj´ı se nejr˚uznˇejˇs´ı senzory. N´arazov´e sp´ınaˇce, tlakov´a ˇcidla, optick´e sn´ımaˇce, ultrazvukov´e d´alkomˇery, kamery, laserov´e sn´ımaˇce. . . Kognitivn´ı syst´em je mozek cel´eho robota. Zpracov´av´a informace od senzor˚u a na jejich z´akladˇe vykon´av´a nˇejakou ˇcinnost.
1.2 Obsah pr´ ace
Ukolem t´eto pr´ace je upravit existuj´ıc´ıho ˇsestinoh´eho mobiln´ıho robota po hard-´ warov´e i softvarov´e str´ance tak, aby byl schopen plnit ´ulohu sledov´an´ı ˇc´ary, vyh´yb´an´ı pˇrek´aˇzk´am a unesl vlastn´ı zdroj energie. ´Upravy spoˇc´ıvaj´ı v pˇrepracov´an´ı jeho me- chanick´e ˇc´asti tak, aby mohla b´yt realizov´ana nov´a myˇslenka pohybu a bylo moˇzn´e robota osadit potˇrebn´ymi senzory. D´ıky tˇemto ´uprav´am unese i vyˇsˇs´ı z´atˇeˇz. Z ˇr´ıd´ıc´ı elektroniky nebylo pouˇzito nic. Cel´y ˇr´ıd´ıc´ı obvod je navˇrˇzen novˇe s ohledem na poˇzadavky zad´an´ı. P˚uvodn´ı robot je pops´an v diplomov´e pr´aci Konstrukce a ˇr´ızen´ı minirobota od Daniela Vintery. Zde je pouze struˇcn´y popis pro porovn´an´ı.
2 Motorick´ y syst´ em
2.1 Mechanika robota a jej´ı ´ upravy
Robot je ˇsestinoh´y se tˇremi p´ary nohou. Prav´ym postrann´ım p´arem, lev´ym postrann´ım p´arem a stˇredn´ım p´arem. Kaˇzd´y z nich je poh´anˇen jedn´ım servomo- torem HS322 znaˇcky Hitec. Toto uspoˇr´ad´an´ı nohou umoˇzˇnuje n´asleduj´ıc´ı pohyb.
Stˇredn´ı p´ar nadzvedne jednu stranu robota a t´ım umoˇzn´ı pˇresunut´ı pˇr´ısluˇsn´eho po- strann´ıho p´aru nohou. Kdyˇz jsou postrann´ı p´ary pˇresunuty do polohy pro dalˇs´ı krok, je stˇredn´ı p´ar vyrovn´an, aby robot nebyl nadzvednut a oba postrann´ı p´ary se spoleˇcnˇe pˇresunou do nov´e polohy. Opakov´an´ım tohoto cyklu je vytvoˇren pohyb vpˇred.
2.2 Struˇ cn´ y popis p˚ uvodn´ı konstrukce
Tˇelo robota je obd´eln´ıkov´e ze dvou hlin´ıkov´ych plech˚u o tlouˇst’ce 2 mm pevnˇe spojen´ych ˇsrouby 2 cm nad sebou. V prostoru mezi deskami byly vodorovnˇe um´ıstˇeny tˇri servomotory HS322 zajiˇst’uj´ıc´ı pohyb. Dva po stran´ach a jeden uprostˇred. Po obvodu tˇela je ˇsest hlin´ıkov´ych nohou. Kaˇzd´a z nich m´a jeden stupeˇn volnosti (obr. 3). Prav´emu a lev´emu p´aru je umoˇznˇen horizont´aln´ı pohyb a stˇredn´ımu p´aru
Obr´azek 3: P˚uvodn´ı robot 1
vertik´aln´ı pohyb. Nohy jednoho p´aru se pˇresouvaj´ı souˇcasnˇe. S´ıla od serva byla na postrann´ı p´ary pˇriv´adˇena pomoc´ı okruhu tvoˇren´eho vlascem. Vlasec byl ve-
den buˇz´ırkami provl´eknut´ymi otvory v tˇele robota. Podobn´y okruh byl pouˇzit i na stˇredn´ı p´ar nohou (obr. 4). Toto ˇreˇsen´ı se uk´azalo z hlediska tuhosti a velk´ych ztr´at
Obr´azek 4: P˚uvodn´ı robot 2
tˇren´ım vlasce v buˇz´ırk´ach nedostaˇcuj´ıc´ı. Vˇsech ˇsest nohou robota bylo v kontaktu s podloˇzkou, coˇz v pˇr´ıpadˇe stˇredn´ıho p´aru nen´ı ˇz´adouc´ı, protoˇze tˇren´ım o podloˇzku br´an´ı v pohybu.
2.3 Uprava mechaniky ´
Uprava mechaniky spoˇc´ıv´a v pˇresunut´ı postrann´ıch servomotor˚´ u v´ıce ke stˇredu a v jejich otoˇcen´ı do vertik´aln´ı polohy (obr. 5). To umoˇzˇnuje k servomotoru pˇripevnit t´ahla, kter´a jsou volnˇe spojena s horn´ım koncem kaˇzd´e nohy pˇr´ısluˇsn´eho p´aru (obr.
5). Protoˇze s´ıla p˚uvodn´ıch servomotor˚u nestaˇcila k plynul´emu pohybu upraven´eho robota, byly vymˇenˇeny za silnˇejˇs´ı model HS645MG.
Obr´azek 5: Upraven´a mechanika
U stˇredn´ıho p´aru je ˇreˇsen´ı obdobn´e s t´ım rozd´ılem, ˇze servo nebylo tˇreba pˇremist’ovat. T´ahla jsou s kaˇzdou nohou volnˇe spojena co nejn´ıˇze a nohy jsou pˇribl´ıˇzeny k tˇelu robota (obr. 6). T´ım se dos´ahlo co nejvˇetˇs´ı vertik´aln´ı sloˇzky s´ıly
Obr´azek 6: ´Uprava stˇredn´ıho p´aru nohou a zmˇena silov´ych pomˇer˚u
od serva a sn´ıˇzila se horizont´aln´ı sloˇzka, kter´a je zbyteˇcn´a. Tˇren´ı stˇredn´ıho p´aru o podloˇzku je odstranˇeno sn´ıˇzen´ım nohou robota (obr.4), takˇze jsou pˇri pohybu pˇribliˇznˇe 3 mm nad podloˇzkou. Aby se robot pˇri nadzved´av´an´ı nepohyboval do stran, je styˇcn´a plocha nohou s podloˇzkou zakulacena. Nohy postrann´ıch p´ar˚u jsou opatˇreny gumov´ymi n´avleky, aby pˇri ch˚uzi neprokluzovaly.
2.4 Zhodnocen´ı varianty a dalˇ s´ı moˇ znosti
Takto ˇreˇsen´e pˇren´aˇsen´ı s´ıly od servomotor˚u je dostateˇcnˇe tuh´e a v pˇr´ıpadˇe stˇredn´ıho p´aru zcela vyhovuj´ıc´ı. Pro postrann´ı p´ary m´a nev´yhodu v tom, ˇze je ser- vomotor zbyteˇcnˇe zatˇeˇzov´an reakˇcn´ım momentem od nohou, protoˇze jsou t´ahla k servu pˇripevnˇena pˇres p´aku. Bez p´aky by ale robot nemˇel dostateˇcn´y rozsah pohybu.
Pˇredn´ı a zadn´ı noha jednoho p´aru se nav´ıc nepohybuje stejnou rychlost´ı, protoˇze z d˚uvod˚u dan´ych pˇredeˇslou konstrukc´ı, nemohou b´yt t´ahla stejnˇe dlouh´a. Avˇsak rozd´ıl nen´ı nijak dramatick´y a pohyb ovlivˇnuje minim´alnˇe.
Dalˇs´ım moˇzn´ym ˇreˇsen´ım je pˇresunut´ı postrann´ıch servomotor˚u zcela dopˇredu nebo dozadu a nohy robota v pˇr´ısluˇsn´ych m´ıstech pevnˇe spojit pˇr´ımo se servomo- torem a druhou nohu p´aru spojit jedin´ym t´ahlem s hnac´ı nohou (obr. 7). T´ım by
Obr´azek 7: Dalˇs´ı varianta ˇreˇsen´ı
se odstranil probl´em se zbyteˇcnˇe velk´ym reakˇcn´ım momentem od nohou a r˚uzn´ych rychlost´ı nohou. Toto ˇreˇsen´ı jsem ale nezvolil, protoˇze by nevych´azelo z p˚uvodn´ıho n´avrhu mechaniky. Robot by byl postaven od z´akladu nov´y a to nebylo ´ukolem pr´ace.
2.5 Servomotory - ˇ r´ızen´ı a parametry
Pouˇzit´y servomotor HS645MG (obr. 8)
Obr´azek 8: Servomotor HS645MG m´a v´yrobcem ud´avan´e tyto parametry:
• moment: 77 Ncm/4,8 V, 96 Ncm/6 V
• servokonektory: Graupner/JR/Hitec
• rychlost: 0,23 s/60°/4,8 V, 0,18 s/60°/6 V
• rozmˇery: 40,6 x 19,8 x 40,1 mm
• hmotnost: 60 g
• maxim´aln´ı odbˇer bez z´atˇeˇze: 500 mA
• prac. ´uhel ot´aˇcen´ı: +- 45°
• rozsah ˇs´ıˇrky pulsu: 1 aˇz 2 ms
Servomotory se ˇr´ıd´ı pulsnˇe-ˇs´ıˇrkovou modulac´ı (d´ale PWM) (obr. 9) o ˇs´ıˇrce im- pulsu T1 1 - 2 ms a frekvenc´ı (1/T = frekvence) 50 - 60Hz. PWM m´a frekvenci 55Hz. ˇS´ıˇrky puls˚u byly odhadnuty podle natoˇcen´ı servomotor˚u, protoˇze odmˇeˇrit
´
uhly natoˇcen´ı servomotoru v z´avislosti na natoˇcen´ı nohou a z nich dopoˇc´ıtat ˇs´ıˇrky puls˚u je obt´ıˇznˇejˇs´ı, neˇz jejich odhad. PWM sign´al mus´ı b´yt do servomotoru pos´ıl´an nepˇretrˇzitˇe, jinak servomotor ztrat´ı s´ılu. V naˇsem pˇr´ıpadˇe staˇc´ı PWM sign´al pos´ılat jen tak dlouho, dokud se nohy nepˇresunou do nov´e polohy. Takˇze pˇri st´avaj´ıc´ım principu ch˚uze jsou potˇreba vˇzdy jen dva aktivn´ı servomotory.
Obr´azek 9: Pˇr´ıklad PWM
Servomotor je moˇzno nap´ajet napˇet´ım v rozsahu 4,8V - 6V. V naˇsem pˇr´ıpadˇe je napˇet´ım +5V. Je velmi d˚uleˇzit´e dodrˇzet spr´avnou polaritu napˇet´ı, jinak m˚uˇze doj´ıt ke zniˇcen´ı elektroniky servomotoru. Zapojen´ı je: ˇcerven´a - +5V, ˇcern´a - zem, ˇzlut´a - ˇr´ıd´ıc´ı sign´al.
2.6 Akumul´ ator
Pouˇzit´y akumul´ator je typu Ni-Mh znaˇcky Shark (obr. 10) s kapacitou 1100mAh,
Obr´azek 10: Akumul´ator
v´ystupn´ım napˇet´ım 9,6V a hmotnost´ı 360g. Protoˇze je robot schopen odeb´ırat proud aˇz 2200mA, nevydrˇz´ı akumul´atory dlouho. Bylo by lepˇs´ı pouˇz´ıt Li-Pol akumul´ator, kter´y m´a kapacitu aˇz 4200mAh a hmotnost 350g. Bohuˇzel je oproti Ni-Mh aku- mul´atoru mnohon´asobnˇe draˇzˇs´ı. Ceny se pohybuj´ı kolem 2000Kˇc.
3 Senzorick´ y syst´ em
3.1 Pouˇ zit´ı a rozm´ıstˇ en´ı senzor˚ u
Vˇsechny p˚uvodn´ı senzory robota byly odstranˇeny, protoˇze nevyhovovaly nov´ym poˇzadavk˚um. Byly pouˇzity pouze mikrosp´ınaˇce z taktiln´ıch ˇcidel. Robot je novˇe vy- baven dvˇema taktiln´ımi ˇcidly schopn´ymi detekovat n´araz pˇri pohybu vpˇred. Mezi ˇcidly je um´ıstˇen ultrazvukov´y d´alkomˇer SRF05, kter´y by mˇel robotu umoˇznit zmˇeˇren´ı vzd´alenosti od obˇektu. Vˇsechny tyto senzory jsou um´ıstˇeny na pomocn´e rampˇe na ˇcele robota (obr. 11). Taktiln´ı senzory jsou sp´ın´any k zemi a pˇri sepnut´ı poskytuj´ı procesoru log 0.
Obr´azek 11: ˇCelo se senzory
3.2 Ultrazvukov´ y d´ alkomˇ er
Ultrazvukov´y d´alkomˇer m´a pˇripojen´e ˇctyˇri piny. Nap´ajen´ı +5V, ˇr´ıd´ıc´ı pin trig- ger, v´ystupn´ı pin echo a zem (obr. 12).
Obr´azek 12: Zapojen´ı pin˚u d´alkomˇeru
Ke spuˇstˇen´ı mˇeˇren´ı je tˇreba vyslat ˇr´ıd´ıc´ı impuls o minim´aln´ı d´elce 10 µs ´urovnˇe 5V. D´alkomˇer vyˇsle 8 period ultrazvukov´eho sign´alu frekvence 40 KHz, v´ystupn´ı sign´al pˇrepne do vysok´e ´urovnˇe +5V a ˇcek´a na pˇr´ıjem odraˇzen´eho sign´alu. Po pˇrijet´ı sign´alu pˇrepne v´ystup do n´ızk´e ´urovnˇe. Kdyˇz odraˇzen´y sign´al nezachyt´ı, je v´ystupn´ı impuls ukonˇcen po 30 ms. Pr˚ubˇehy sign´al˚u jsou patrn´e z obr´azku (obr. 13).
Obr´azek 13: Pr˚ubˇeh ˇr´ıd´ıc´ıho impulzu a odezev d´alkomˇeru
Vzd´alenost od pˇrek´aˇzky se vypoˇcte z ˇs´ıˇrky v´ystupn´ıho impulzu. Mˇeˇr´ıme-li ˇs´ıˇrku impulzu v µs, dos´ahneme vzd´alenosti v cm dˇelen´ım ˇs´ıˇrky impulsu 58. Bohuˇzel se uk´azalo, ˇze jeden d´alkomˇer je pro ´uˇcinn´e mˇeˇren´ı m´alo, protoˇze nen´ı schopen deteko- vat jinou pˇrek´aˇzku neˇz kolmou, nebo jen m´ırnˇe odch´ylenou od kolmice k ˇcelu robota.
Mnohem vhodnˇejˇs´ı by byly tˇri o 30° vz´ajemnˇe pootoˇcen´e d´alkomˇery (obr. 14).
Obr´azek 14: Odraz sign´al˚u pootoˇcen´ych d´alkomˇer˚u Z obr´azku je patrn´e, ˇze by poskytly daleko lepˇs´ı detekci pˇrek´aˇzek.
3.3 Optick´ e senzory
D´ale je robot osazen senzorovou deskou (obr. 15) s osmi optosenzory CNY70.
Obr´azek 15: Senzorov´a deska - strana senzor˚u
Ctyˇri senzory jsou rozm´ıstˇeny v roz´ıch desky. Ty detekuj´ı okraj podloˇzky. Zbyl´eˇ ˇctyˇri jsou um´ıstˇeny ke stˇredu robota a slouˇz´ı k detekci ˇc´ary. Kaˇzd´y senzor m´a prou- dov´y odbˇer 100mA. Kdyˇz je aktivn´ıch vˇsech osm senzor˚u, tak velmi zatˇeˇzuj´ı aku- mul´ator. Pro zadan´e ´ulohy nen´ı potˇreba, aby bylo vˇsech osm senzor˚u aktivn´ıch.
Proto by bylo vhodn´e na senzorovou desku um´ıstit pˇrep´ınaˇc mezi ˇc´arov´ymi a okra- jov´ymi senzory, nebo ˇr´ıdit aktivitu senzor˚u pˇr´ımo procesorem.
Deska je zavˇeˇsena pod robotem na dvou ´uchytech, kter´e maj´ı dva stupnˇe vol- nosti (obr. 16), aby deska mˇela kontakt s podloˇzkou i pˇri nakl´anˇen´ı robota. Deska
Obr´azek 16: Zavˇeˇsen´ı senzorov´e desky
se dot´yka podloˇzky osmi body kv˚uli sn´ıˇzen´ı tˇren´ı o podloˇzku a je robotem taˇzena.
Robot tedy pˇrekon´av´a pouze jej´ı tˇren´ı o podloˇzku, takˇze servomoroty nejsou deskou pretˇeˇzov´any. Senzorov´a deska byla navrˇzena jako jeden kus, ale kv˚uli technolo- gick´emu omezen´ı ve v´yrobˇe je rozdˇelena na dvˇe ˇc´asti a seˇsroubov´ana (obr. 15).
Sign´al od kaˇzd´eho optosenzoru je vyhodnocov´an operaˇcn´ım zesilovaˇcem (d´ale OZ), kter´y je zapojen jako napˇet’ov´y kompar´ator (obr. 17).
Obr´azek 17: Zapojen´ı OZ jako kompar´atoru
Kompar´atory jsou um´ıstˇeny na z´akladn´ı desce, aby byl dobr´y pˇr´ıstup k trimr˚um, kter´ymi se nastavuje pˇrekl´apˇec´ı napˇet´ı(obr. 18). V´ystup z kaˇzd´eho kompar´atoru
Obr´azek 18: Trimry pro nastaven´ı citlivosti kompar´ator˚u
indikuje LED dioda, takˇze se d´a citlivost kompar´ator˚u pouh´ym okem pˇrizp˚usobit r˚uzn´ym druh˚um povrchu. Sign´al pro procesor poskytuj´ı kompar´atory a m´a hodnotu log 0 nebo log 1. Sign´al je tedy vyhodnocov´an digit´alnˇe a nezatˇeˇzujeme procesor vzorkov´an´ım analogov´eho sign´alu. Pro okraj podloˇzky plat´ı: log 1 = senzor mimo podloˇzku, log 0 = senzor na podloˇzce. Pro sledov´an´ı ˇc´ary plat´ı: log 0 = senzor na ˇc´aˇre, log 1 = senzor mimo ˇc´aru.
4 Kognitivn´ı syst´ em
4.1 Kr´ atk´ y popis procesoru
Robot je ˇr´ızen mikroprocesorem C8051F410 od spoleˇcnosti SiliconLaboratories.
Jeho parametry ud´avan´e v´yrobcem:
• vysokorychlostn´ı (aˇz 50 MIPS) zˇretˇezen´y(pipelined) mikrokontrol´er kompatibiln´ı s j´adrem 8051
• vnitˇrn´ı debugovac´ı rozhran´ı
• 12-bitov´y 200 ksps ADC s analogov´ym multiplik´atorem a 24-mi analogov´ymi vstupy
• dva 12-bitov´e DAC s proudov´ym v´ystupem
• programovateln´y 24.5 MHz vnitˇrn´ı oscil´ator
• 32 kB byt˚u pamˇeti flash
• 2304 byt˚u RAM
• SMBus/I2C, rozˇs´ıren´y UART, hardwarov´e rozhran´ı SPI
• ˇctyˇri v´ıce´uˇcelov´e 16-bitov´e ˇcasovaˇce
• programovateln´e pole ˇc´ıtaˇc˚u/ˇcasovaˇc˚u (PCA) s ˇsesti
vzorkovac´ımi/porovn´avac´ımi moduly a funkc´ı ˇcasovaˇce Watchdog
• hardwarov´e smaRTClock (hodiny re´aln´eho ˇcasu), kter´e funguj´ı aˇz do poklesu napˇet´ı na 1V a maj´ı 64 bitovou z´aloˇzn´ı RAM
• z´aloˇzn´ı napˇet’ov´y regul´ator
• vnitˇrn´ı reset pˇri pˇripojen´ı k nap´ajen´ı, sledovaˇc nap´ajec´ıho napˇet´ı a teplotn´ı sensor
• vnitˇrn´ı napˇet’ov´e kompar´atory
• aˇz 24 I/O port˚u
4.2 Nap´ ajen´ı procesoru
K nap´ajen´ı procesoru je potˇreba stabilizovan´e napˇet´ı v rozsahu 2 - 2,75V pro j´adro a 2 - 5,25V pro I/O porty. Je moˇzn´e pouˇz´ıt intern´ı stabiliz´ator, ale ten nap´aj´ı pouze j´adro.
K nap´ajen´ı j´adra je pouˇzit zdroj referenˇcn´ıho napˇet´ı LM285Z-2,5 s pevn´ym v´ystupn´ım napˇet´ım +2,5V. I/O porty jsou nap´ajeny stabilizovan´ym napˇet´ım +5V, protoˇze servomotory i ultrazvukov´y d´alkomˇer maj´ı ˇr´ıd´ıc´ı napˇet´ı v t´eto ´urovni. Pˇri pouˇzit´ı s´ıt’ov´eho adapt´eru je napˇet´ı pouze filtrov´ano dvˇema kondenz´atory, protoˇze adapt´er m´a na v´ystupu pevn´e napˇet´ı 5,12V a I/O porty mohou b´yt nap´ajeny aˇz +5,25V. Pˇri nap´ajen´ı z akumul´ator˚u obstar´av´a potˇrebn´e napˇet´ı stabiliz´ator KA78T05 s proudov´ym zat´ıˇzen´ım aˇz 3A.
4.3 Programov´ an´ı procesoru
Procesor se programuje pomoc´ı program´atoru od spoleˇcnosti SiliconLaborato- ries, kter´y staˇc´ı zasunout do konektoru na desce a nastavit debugovac´ı rozhran´ı C2.
Program´ator existuje v proveden´ı pro s´eriov´y port i USB. Pro vytvoˇren´ı softwaru bylo pouˇzito prostˇred´ı Silicon IDE.
4.4 Casovaˇ ˇ ce a jejich pouˇ zit´ı
Procesor disponuje ˇctyˇrmi ˇcasovaˇci Timer0 aˇz Timer3. Kaˇzd´y z nich m˚uˇze pra- covat jako jeden ˇsestn´actibitov´y nebo dva osmibitov´e s automatick´ym restartem a m˚uˇze b´yt zdrojem pˇreruˇsen´ı. ˇCasovaˇce 0 a 1 mohou pracovat i jako tˇrin´actibitov´e.
Registry pro nastaven´ı ˇcasovaˇc˚u:
• CKCON - je spoleˇcn´y vˇsem ˇcasovaˇc˚um a nastavuje jejich zdroj hodinov´eho sign´alu.
Casovaˇce 0 a 1ˇ
• TCON - zapnut´ı/vypnut´ı ˇcasovaˇc˚u, nastaven´ı pˇreruˇsen´ı
• TMOD - m´od ˇcasovaˇc˚u a zdroj pro inkrementov´an´ı hodnoty ˇcasovaˇce
Casovaˇc 2ˇ
• TMR2CN - zapnut´ı/vypnut´ı, nastaven´ı pˇreruˇsen´ı, m´od ˇcasovaˇce
• TMR2RLL - niˇzˇs´ı byte hodnoty pro restart ˇcasovaˇce
• TMR2RLH - vyˇsˇs´ı byte hodnoty pro restart ˇcasovaˇce Casovaˇc 3ˇ
• TMR3CN - zapnut´ı/vypnut´ı, nastaven´ı pˇreruˇsen´ı, m´od ˇcasovaˇce
• TMR3RLL - niˇzˇs´ı byte hodnoty pro restart ˇcasovaˇce
• TMR3RLH - vyˇsˇs´ı byte hodnoty pro restart ˇcasovaˇce
Pouˇzity jsou pouze dva ˇcasovaˇce. Timer3 a Timer0 v ˇsestn´actibitov´em reˇzimu.
Oba dva po pˇreteˇcen´ı generuj´ı poˇzadavek pˇreruˇsen´ı. Pˇreruˇsen´ı od Timer3 m´a vyˇsˇs´ı prioritu neˇz Timer0, a proto je pouˇzit pro generov´an´ı PWM k ˇr´ızen´ı servomotor˚u.
Pˇreruˇsen´ı vyvolan´e od Timer0 je pouˇzito pro kontrolu stavu tlaˇc´ıtka start/stop a taktiln´ıch senzor˚u robota.
Z registr˚u ˇcasovaˇc˚u je patrn´e, ˇze se d´a nastavit hodnota, pˇri kter´e se ˇcasovaˇc re- startuje a vyvol´a pˇreruˇsen´ı. Pro ˇr´ızen´ı servomotor˚u PWM je vhodn´e, aby se pˇreruˇsen´ı vyvolalo kaˇzd´ych 0,5 ms (2 KHz). Pˇri rychlosti ˇc´ıt´an´ı ˇcasovaˇce 24,5 MHz a 16ti bi- tov´em m´odu je hodnota v registru pro restart ˇcasovaˇce = 65536 - 24500 = 41036 pro 1 ms. Pro 0,5 ms =¿ 20518. Nakonec byl registr ponech´an na hodnotˇe 0 a PWM odladˇeno pomoc´ı osciloskopu, protoˇze ˇcasovaˇce ignorovaly hodnotu v registru.
4.5 Pˇ reruˇ sen´ı
Zdroje pˇreruˇsen´ı jsou definov´any v registru EIE1. Jsou pouˇzity pouze dva zdroje a to od ˇcasovaˇce 0 a 3.
4.6 I/O porty
Procesor disponuje dvaceti ˇctyˇrmi I/O porty P0.0 aˇz P2.7. Celkem jich je vyuˇzito 14 a jejich nastaven´ı se prov´ad´ı n´asleduj´ıc´ımi registry:
• XBR0 - definuje, zda bude pinu pˇriˇrazena jemu pˇr´ısluˇsn´a speci´aln´ı funkce (napˇr. kompar´ator, v´ystup z oscil´atoru, SPI, . . . ) nebo jestli bude jen I/O
• XBR1 - jako XBR0 a povolen´ı z´avory (crossbar)
• P0MDIN - vstupn´ı porty P0.x
• P0MDOUT - v´ystupn´ı portyP0.x
• P1MDIN - vstupn´ı porty P1.x
• P1MDOUT - v´ystupn´ı portyP1.x
• P1SKIP - ignorovan´e piny P1.x
• P2MDIN - vstupn´ı porty P2.x
• P2MDOUT - v´ystupn´ı portyP2.x
• P2SKIP - ignorovan´e piny P2.x
Pouˇzit´ı a nastaven´ı port˚u je uvedeno v tabulce 1
Port Analog/Digital Vstup/V´ystup Pouˇzit´ı
P0.0 digital vstup senzor ˇc´ary 1
P0.1 digital vstup senzor ˇc´ary 2
P0.2 digital vstup senzor ˇc´ary 3
P0.3 digital vstup senzor ˇc´ary 4
P0.4 digital vstup senzor okraje prav´y zadn´ı P0.5 digital vstup senzor okraje lev´y zadn´ı P0.6 digital vstup senzor okraje prav´y pˇredn´ı P0.7 digital vstup senzor okraje lev´y pˇredn´ı
P1.0 analog vstup tlaˇc´ıtko on/off
P1.1 analog vstup tlaˇc´ıtko volba ´ulohy
P1.2 analog vstup taktiln´ı senzor lev´y
P1.3 analog vstup taktiln´ı senzor prav´y
P1.4 digital v´ystup servomotor stˇredn´ı
P1.5 digital v´ystup servomotor prav´y
P1.6 digital v´ystup servomotor lev´y
P1.7 — — —
P0.0 digital v´ystup ˇr´ıd´ıc´ı pin d´alkomˇeru (trigger) P0.1 digital vstup v´ystup z d´alkomˇeru (echo)
P0.2 — — —
P0.3 — — —
P0.4 — — —
P0.5 — — —
P0.6 — — —
P0.7 — — —
Tabulka 1: Pouˇzit´ı I/O port˚u
4.7 Vnitˇ rn´ı oscil´ ator
Oscil´ator a syst´emov´e hodiny (SYSCLK) se nastavuj´ı v registru OSCICN.
Vnitˇrn´ı oscil´ator mus´ı b´yt v tomto registru povolen, protoˇze frekvence syst´emov´ych hodin se odvozuje od jeho frekvence a bez zdroje hodinov´eho sign´alu nem˚uˇze pro- cesor fungovat. Aktu´aln´ı nastaven´ı je na frekvenci 24,5MHz.
4.8 Z´ akladn´ı deska robota
Na n´asleduj´ıc´ım obr´azku je pops´ana z´akladn´ı deska a uk´az´ano pˇripojen´ı vˇsech perifer´ı´ı.
Obr´azek 19: Z´akladn´ı deska robota
5 Ulohy pro robota ´
5.1 Uloha vyh´ ´ yb´ an´ı pˇ rek´ aˇ zk´ am
5.1.1 Podm´ınky pro ´uspˇeˇsn´e proveden´ı ´ulohy
Robot je schopen se autonomnˇe pohybovat v prostoru s jednoduch´ymi pˇrek´aˇzkami, kter´e jsou dostateˇcnˇe vzd´aleny od sebe. Protoˇze je pouˇzit jen jeden ultrazvukov´y d´alkomˇer, robot nen´ı schopen vˇcas rozliˇsit pˇrek´aˇzku, kter´a je od kolmice k jeho ˇcelu odch´ylena v´ıce jak cca 5°. Rozezn´a ji aˇz n´arazem taktiln´ım senzorem. Stejnˇe tak nen´ı schopen zmˇeˇrit velikost mezery mezi pˇrek´aˇzkami a jestli mezerou dok´aˇze proj´ıt. To rozhodnou aˇz taktiln´ı senzory.
Pohybuje-li se robot na vyv´yˇsen´e podloˇzce, dok´aˇze rozpoznat jej´ı okraj a pˇri vykon´av´an´ı ´ulohy z n´ı nespadnout. Protoˇze robot nem´a na z´adi senzory, nedok´aˇze rozpoznat pˇrek´aˇzky pˇri couv´an´ı. Vych´az´ı se z pˇredpokladu, ˇze mal´y prostor za ro- botem je vˇzdy pr´azdn´y.
Protoˇze nen´ı pouˇzit akcelerometr, nejsou kroky a ot´aˇcen´ı robota mˇeˇreny. D´ıky tomuto probl´emu robot nen´ı schopen vytv´aˇret vnitˇrn´ı model prostˇred´ı. M˚uˇze se tedy st´at, ˇze se robot ocitne stranou vedle pˇrek´aˇzky, kterou jiˇz pˇredt´ım obeˇsel a nebude ji schopen detekovat. Vzhledem k tˇemto fakt˚um je potˇreba prostor trochu pˇrizp˚usobit moˇznostem robota. Ze stejn´eho d˚uvodu byly vytvoˇreny dvˇe verze ´ulohy.
5.1.2 Popis prvn´ı verze ´ulohy
Uloha se spust´ı stiskem tlaˇc´ıtka Start/Stop. Je to ˇcerven´e tlaˇc´ıtko na ˇcele´ robota. Robot zkontroluje stavy vˇsech sensor˚u a vyhodnot´ı, je-li bl´ızko pˇrek´aˇzka nebo se nach´az´ı na okraji stolu. Kdyˇz je vˇse v poˇr´adku, provede se krok vpˇred a opˇet se opakuje vyhodnocen´ı stavu senzor˚u.
• Detekov´an okraj podloˇzky jedn´ım sensorem: Robot se vr´at´ı o krok zpˇet a provede otoˇcen´ı od okraje podloˇzky.
• Detekov´an okraj podloˇzky obˇema pˇredn´ımi sensory: Robot odcouv´a ˇctyˇri kroky zpˇet a otoˇc´ı se o 90°.
• D´alkomˇerem zmˇeˇrena vzd´alenost od pˇrek´aˇzky menˇs´ı neˇz 20 cm: Robot zaˇcne vyhled´avat prostor, kudy pˇrek´aˇzku obejde. Otoˇc´ı se o 90° vpravo a zmˇeˇr´ı vzd´alenost. Pot´e se otoˇc´ı o 180° a opˇet zmˇeˇr´ı vzd´alenost. Zmˇeˇren´e vzd´alenosti porovn´a a vyd´a se ve smˇeru t´e vˇetˇs´ı. Pˇri vyhled´av´an´ı prostoru st´ale kontro- luje okraj podloˇzky. Kdyˇz pˇri ot´aˇcen´ı detekuje okraj, vyd´a se bez mˇeˇren´ı na opaˇcnou stranu od okraje.
• N´araz taktiln´ım sensorem: Provede se krok zpˇet a otoˇcen´ı od pˇrek´aˇzky.
Takto je robot schopen postupnˇe proch´azet celou podloˇzku. Chov´an´ı robota je patrn´e z v´yvojov´eho diagramu (obr. 20).
Obr´azek 20: V´yvojov´y diagram prvn´ı verze ´ulohy
5.1.3 Popis druh´e verze ´ulohy
Chovan´ı robota je t´emˇeˇr totoˇzn´e, jako v pˇredchoz´ı verzi. Rozd´ıl je pouze ve vyhled´av´an´ı voln´eho prostoru pomoc´ı d´alkomˇeru. Bude-li robot od pˇrek´aˇzky vzd´alen m´enˇe neˇz 20 cm, zaˇcne se ot´aˇcet vpravo. Souˇcasnˇe s ot´aˇcen´ım mˇeˇr´ı d´elku voln´eho prostoru pˇred sebou a kontroluje senzory okraje podloˇzky. Robot se bude ot´aˇcet tak dlouho, dokud pˇred sebou nenajde dostateˇcnˇe velk´y voln´y prostor a nebo dokud nedetekuje okraj podloˇzky. Pokud bude prostor nalezen, robot pokraˇcuje v pohybu vpˇred. Pˇri detekov´an´ı okraje podloˇzky se zaˇcne ot´aˇcet vlevo. Jestliˇze robot detekuje okraj podloˇzky i pˇri ot´aˇcen´ı vlevo, odcouv´a od pˇrek´aˇzky a pokus´ı se otoˇcit o 180°.
Kdyˇz bude prostor pro otoˇcen´ı moc ´uzk´y, robot se zastav´ı, protoˇze pˇri dalˇs´ım couv´an´ı nen´ı jist´e, zda je za robotem voln´y prostor. V´yvojov´y diagram t´eto verze (obr. 21).
Obr´azek 21: V´yvojov´y diagram druh´e verze ´ulohy
5.1.4 Porovn´an´ı obou verz´ı
Prvn´ı verze poˇzaduje velkou pˇresnost ot´aˇcen´ı robota a to nelze bez gyroskopu zaruˇcit. Pˇri spr´avn´em ot´aˇcen´ı je robot schopen naj´ıt cestu ven i z pravo´uhl´e m´ıstnosti s jedn´ım v´ychodem. V druh´e verzi toho jiˇz robot schopen nen´ı a bude chodit poˇr´ad dokola. To je zp˚usobeno t´ım, ˇze je implicitnˇe nastaveno ot´aˇcen´ı vpravo po detekov´an´ı pˇrek´aˇzky. Pomohl by n´ahodn´y v´ybˇer smˇeru ot´aˇcen´ı, nebo zaznamen´an´ı pˇredchoz´ıho smˇeru ot´aˇcen´ı, aby se smˇery stˇr´ıdaly. Ale ani tak nen´ı zcela zaruˇceno, jestli robot cestu ven najde.
5.2 Uloha sledov´ ´ an´ı ˇ c´ ary
5.2.1 Podm´ınky pro ´uspˇeˇsn´e proveden´ı ´ulohy
Jedin´e dvˇe podm´ınky jsou dodrˇzen´ıˇs´ıˇrky sledovan´e ˇc´ary a v´yraznˇe tmavˇs´ı barva ˇc´ary oproti podloˇzce. Ta mus´ı b´yt ˇsirok´a nejm´enˇe jako sledovac´ı senzory, tj. pˇribliˇznˇe 5 cm.
5.2.2 Popis ´ulohy
Jak jiˇz bylo ˇreˇceno v kapitole Senzorick´y syst´em, jsou pro tuto ´ulohu pouˇzity ˇctyˇri optosenzory CNY70, kter´e jsou um´ıstˇeny na senzorov´e desce pod robotem.
Pˇri ˇr´ızen´ı robota se v t´eto ´uloze vych´az´ı z vyhodnocen´ı vˇsech stav˚u senzor˚u, kter´e mohou nastat. Stavy jsou uvedeny v tabulce 2
1 2 3 4 Stav
0 0 0 0 robot mimo ˇc´aru
0 0 0 1 robot t´emˇeˇr mimo ˇc´aru vlevo
0 0 1 0 nem˚uˇze nastat
0 0 1 1 robot sjel z poloviny ˇs´ıˇrky ˇc´ary vlevo
0 1 0 0 nem˚uˇze nastat
0 1 0 1 nem˚uˇze nastat
0 1 1 0 nem˚uˇze nastat
0 1 1 1 robot sj´ıˇzd´ı z ˇc´ary vlevo 1 0 0 0 robot t´emˇeˇr mimo ˇc´aru vpravo
1 0 0 1 nem˚uˇze nastat
1 0 1 0 nem˚uˇze nastat
1 0 1 1 nem˚uˇze nastat
1 1 0 0 robot sjel z poloviny ˇs´ıˇrky ˇc´ary vpravo
1 1 0 1 nem˚uˇze nastat
1 1 1 0 robot sj´ıˇzd´ı z ˇc´ary vpravo 1 1 1 1 robot kolmo na ˇc´aˇre
Tabulka 2: Stavy ˇc´arov´ych senzor˚u
Podle tˇechto stav˚u se urˇcuje poloha robota v˚uˇci ˇc´aˇre a jeho n´asledn´e chov´an´ı.
Pˇriklad:
1;1;1;1 robot na ˇc´aˇre - pokraˇcuje v pohybu vpˇred 1;1;1;0 robot sj´ıˇzd´ı z ˇc´ary vpravo - otoˇcen´ı o krok vlevo
P˚uvodn´ı myˇslenka sledov´an´ı byla zaloˇzen´a na ˇc´aˇre ˇsirok´e jako jsou dva senzory vedle sebe. Pˇri t´eto variantˇe doch´azelo k tomu, ˇze robot byl pˇri stavu senzor˚u 1;0;0;0 a 0;0;0;1 pokaˇzd´e jinak natoˇcen k ˇc´aˇre (obr. 22) a tud´ıˇz nebylo moˇzn´e robota spr´avnˇe ˇr´ıdit. Po zes´ılen´ı ˇc´ary tak, aby pokryla vˇsechny senzory, byl tento probl´em odstranˇen.
Obr´azek 22: Uk´azka stejn´eho stavu senzor˚u pˇri r˚uzn´ych poloh´ach robota
6 Z´ avˇ er
Ukolem pr´ace bylo pˇrepracovat robota tak, aby byl schopen n´est vlastn´ı zdroj´ energie, plnil ´ulohu sledov´an´ı ˇc´ary a vyh´ybal se pˇrek´aˇzk´am. Po ´upravˇe mechaniky je robot schopen n´est pˇribliˇznˇe 500g z´atˇeˇze, takˇze bez probl´em˚u unese akumul´atory o znaˇcn´e kapacitˇe. O tom, jak dlouho dok´aˇz´ı akumul´atory udrˇzet robota v chodu, rozhoduje jen ochota investovat do draˇzˇs´ıch akumul´ator˚u.
Pomoc´ı pouˇzit´ych senzor˚u a ˇr´ıd´ıc´ıho syst´emu robot dok´aˇze plnit obˇe zadan´e
´
ulohy v pln´em rozsahu. Nav´ıc byly prozkoum´any moˇznosti ultrazvukov´ych senzor˚u pˇri detekci pˇrek´aˇzek a vyuˇzit´ı optick´ych senzor˚u k zabr´anˇen´ı p´adu z pracovn´ı desky.
Moˇzn´ym pokraˇcov´an´ım t´eto pr´ace je zaveden´ı zpˇetn´e vazby od pohon˚u no- hou, pˇr´ıpadnˇe vytvoˇrit mechaniku, kter´a umoˇzn´ı plynulejˇs´ı pohyb nebo i pˇrekon´an´ı lehk´eho ter´enu. Pouˇzit´ım v´ıce ultrazvukov´ych senzor˚u v kombinaci s akceleromet- rem by robot mohl vytv´aˇret vnitˇrn´ı model prostˇred´ı. ´Uloha vyh´yb´an´ı se pˇrek´aˇzk´am by tak mˇela mnohem vˇetˇs´ı moˇznosti a robot by dok´azal proj´ıt mnohem ˇclenitˇejˇs´ım prostˇred´ım.
7 Pˇ r´ılohy
7.1 Schemata
Obr´azek 23: Schema ˇr´ıd´ıc´ıho syst´emu
Obr´azek 24: Schema vyhodnocovac´ı elektroniky
Obr´azek 25: Schema sensorov´e desky
7.2 Kompletn´ı robot
Obr´azek 26: Robot ze strany
Obr´azek 27: Robot zepˇredu
Obr´azek 28: Robot zezadu
Obr´azek 29: Pohled na kompletn´ıho robota
7.3 Pˇ r´ıloha na CD
CD obsahuje n´avrh desek ploˇsn´ych spoj˚u, zdrojov´y k´od program˚u jednotliv´ych
´
uloh, datov´e listy pouˇzit´ych souˇc´astek, tuto pr´aci ve form´atu PDF a jej´ı zdrojov´y k´od pro TECH. D´ale obsahuje kompletn´ı fotodokumentaci, videosekvence vykon´av´an´ı
´
uloh ve form´atu MOV a QuickTime pro pˇrehr´av´an´ı soubor˚u MOV.
Reference
[1] Rybiˇcka, J. LATEX pro zaˇc´ateˇcn´ıky. Brno: Konvoj, 1995. ISBN 80-85615-42-8 [2] Pol´ach, E. Pravidla sazby diplomov´ych prac´ı. ˇCesk´e Budˇejovice, Pedagogick´a
fakulta Jihoˇcesk´e univerzity, 1998. [online]. [cit. 2007-03-31], URL: http://www.pf.jcu.cz/~edpo/pravidla/pravidla.html
[3] Pl´ıva, Z. a kol. Metodika zpracov´an´ı diplomov´ych, bakal´aˇrsk´ych a vˇedeck´ych prac´ı na FM TUL. Liberec: FM TUL, 2006. [online]. [cit. 2007-03-31],
URL: http://www.fm.tul.cz/htm/fakulta/pdf/jak_psat_DP.pdf [4] Hobbyrobot
URL: http://www.hobbyrobot.cz [5] Robotika.cz
URL: http://www.robotika.cz
[6] Katalog souˇc´astek GM electronic URL: http://www.gme.cz
