Jadual Foosball Autonomi: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Matlamat projek utama adalah untuk menyelesaikan prototaip yang berfungsi untuk Meja Foosball Autonomi (AFT), di mana pemain manusia menghadapi lawan robot. Dari perspektif manusia permainan, meja foosball sangat mirip dengan meja biasa. Pemain di sisi manusia dikendalikan melalui satu siri empat pegangan yang dapat digerakkan masuk dan keluar dan diputar untuk menggerakkan pemain secara lurus di seberang padang permainan dan menendang bola ke arah gawang lawan. Bahagian autonomi terdiri daripada:> Lapan motor servo yang digunakan untuk memanipulasi pegangan meja foosball> Pengawal mikro untuk mengaktifkan motor servo dan berkomunikasi dengan komputer> Kamera web yang dipasang di kepala untuk mengesan bola dan pemain> Komputer untuk diproses gambar webcam, melaksanakan kecerdasan buatan, dan berkomunikasi dengan kekangan mikrokontrolerBudget untuk prototaip memperlahankan beberapa projek dan memastikan fungsinya minimum. Motor yang betul untuk menggerakkan pemain dengan kelajuan yang kompetitif didapati sangat mahal, jadi servo kelas bawah harus digunakan. Walaupun pelaksanaan tertentu dibatasi oleh kos dan masa, nisbah gear yang lebih besar akan menghasilkan robot bermain yang lebih pantas, walaupun berbuat demikian akan lebih mahal daripada harga asas $ 500 (harga tanpa bekalan elektrik & komputer).

Langkah 1: Memasang Papan Kawalan Motor

Gambar yang dilampirkan adalah skema litar penuh serta gambar produk akhir untuk papan kawalan motor. Semua bahagian yang diperlukan ini boleh dibeli di kebanyakan kedai elektronik dalam talian yang utama (termasuk Digi-Key dan Mouser. Sebagai catatan, semua bahagian yang digunakan di sini adalah melalui lubang, dan dengan itu, bahagian-bahagian tersebut boleh dipasang pada papan tulis / papan roti, atau menggunakan reka bentuk PCB yang dilampirkan. Pakej yang jauh lebih kecil dapat dibuat dengan menggunakan sejumlah bahagian permukaan. Semasa kami melaksanakan, reka bentuknya, kami membahagikan kawalan motor menjadi 2 litar, walaupun tidak ada kelebihan untuk melakukannya selain dari apa-apa skema pengkabelan tertentu yang digunakan. Papan biru kecil menerapkan litar kawalan PWM, yang pada dasarnya hanya PIC-12F jam dengan beberapa kod khusus.

Langkah 2: Pemasangan Motor Servo

Dua jenis servo digunakan. Pertama, gerakan lateral dikendalikan oleh sekumpulan empat servo tork tinggi: Robotis Dynamixel Tribotix AX-12. Keempat-empatnya berjalan dalam satu siri bersiri dan memberikan fungsi yang luar biasa. Tork yang tinggi membolehkan servo ini diarahkan sedemikian rupa sehingga memberikan kelajuan tangen yang tinggi untuk pergerakan lateral. Kami dapat mencari satu set gear dan trek 3.5 inci untuk digunakan bersama mereka dari Grainger dengan harga sekitar $ 10 untuk setiap satu. Servo memberikan perlindungan tork overload, skema menangani servo individu, komunikasi pantas, pemantauan suhu dalaman, komunikasi dua arah, dan lain-lain. Kelemahan dari servo ini adalah bahawa mereka mahal dan tidak terlalu cepat (walaupun gear membantu mereka). Jadi untuk mendapatkan gerakan yang lebih pantas untuk menendang, Hitec HS-81 digunakan. HS-81s relatif murah, mempunyai kecepatan sudut pantas yang pantas, dan mudah dihubungkan (PWM standard). HS-81 hanya berputar 90 darjah, namun (walaupun mungkin - dan tidak disyorkan - untuk mengubahnya menjadi 180 darjah). Selain itu, mereka mempunyai gear nilon dalaman yang mudah dilucutkan jika anda cuba mengubahsuai servo. Adalah bernilai wang untuk mencari servo berputar 180 darjah yang mempunyai jenis sudut sudut. Seluruh sistem diikat bersama dengan kepingan papan gentian berketumpatan sederhana (MDF) dan papan gentian berketumpatan tinggi (HDF). Ini dipilih kerana harganya yang rendah (~ $ 5 untuk lembaran 6'x4 '), kemudahan memotong, dan kemampuan untuk berinteraksi dengan hampir semua permukaan. Penyelesaian yang lebih kekal adalah dengan pendakap aluminium mesin untuk menyatukan semuanya. Skru yang memegang servo PWM di tempatnya adalah skru mesin standard (# 10s) dengan kacang hex memegangnya dari sisi lain. Skru mesin metrik 1mm, panjangnya kira-kira 3/4 , menahan AX-12 ke dalam MDF yang menghubungkan kedua servo itu bersama. Trek laci dua tindakan menahan keseluruhan pemasangan ke bawah dan sejajar dengan trek.

Langkah 3: Perisian

Langkah terakhir adalah memasang semua perisian yang digunakan pada mesin. Ini terdiri daripada beberapa kod individu:> Kod yang dijalankan pada PC pemprosesan imej> Kod yang dijalankan pada mikrokontroler PIC-18F> Kod yang dijalankan pada setiap mikrokontroler PIC-12F Terdapat dua prasyarat untuk dipasang pada pemprosesan gambar PC. Pemprosesan gambar dilakukan melalui Java Media Framework (JMF), yang tersedia melalui Sun di sini. Juga tersedia melalui Sun, Java Communications API digunakan untuk berkomunikasi dengan papan kawalan motor, di seberang port bersiri di komputer. Keindahan menggunakan Java adalah * harus * berjalan pada sistem operasi apa pun, walaupun kami menggunakan Ubuntu, distribusi linux. Bertentangan dengan pendapat popular, kecepatan pemprosesan di Java tidak terlalu buruk, terutama dalam perulangan asas (yang menggunakan analisis penglihatan cukup sedikit). Seperti yang dilihat dalam tangkapan skrin, pemain bola dan lawan dilacak pada setiap pembaruan bingkai. Di samping itu, garis besar jadual terletak secara visual, itulah sebabnya pita pelukis biru digunakan untuk membuat garis besar visual. Gol dicatatkan apabila komputer tidak dapat mengesan bola selama 10 bingkai berturut-turut, biasanya menunjukkan bola jatuh ke gawang, di luar permukaan permainan. Apabila ini berlaku, perisian memulakan bait suara untuk menghibur dirinya sendiri atau mencemooh lawan, bergantung pada arah tujuan. Sistem yang lebih baik, walaupun kami tidak punya waktu untuk menerapkannya, adalah menggunakan pasangan pemancar / sensor inframerah sederhana untuk mengesan bola jatuh ke gawang. Semua perisian yang digunakan dalam projek ini tersedia dalam satu fail zip, di sini. Untuk menyusun kod Java, gunakan perintah javac. Kod PIC-18F dan PIC-12F diedarkan dengan perisian MPLAB Microchip.

Langkah 4: Pemasangan Kamera Web

Kamera web Philips SPC-900NC digunakan, walaupun tidak digalakkan. Spesifikasi untuk kamera ini dipalsukan oleh jurutera atau kakitangan penjualan di Philips. Sebaliknya, mana-mana kamera web murah akan dilakukan, asalkan ia disokong oleh sistem operasi. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai penggunaan kamera web di bawah linux, periksa halaman ini. Kami mengukur jarak yang diperlukan oleh panjang fokus kamera web agar sesuai dengan seluruh meja bola sepak di bingkai. Untuk model kamera ini, jumlahnya ternyata lebih dari 5 kaki. Kami menggunakan rak rak yang terdapat di mana-mana kedai perkakasan utama untuk membina pemasangan kamera. Rak rak memanjang ke atas dari setiap empat sudut meja dan disilangkan oleh pendakap aluminium bersudut. Adalah sangat penting bahawa kamera berpusat dan tidak mempunyai putaran sudut, kerana perisian menganggap paksi x dan y diselaraskan dengan meja.

Langkah 5: Kesimpulannya

Semua fail projek yang berkaitan boleh dimuat turun di laman web ini. Sandaran sebahagian besar kandungan laman web boleh didapati di sini, di hos web peribadi saya. Ini termasuk laporan akhir, yang memiliki analisis pemasaran serta hal-hal yang akan kita ubah, tujuan asal kita dan senarai spesifikasi apa yang sebenarnya dicapai. Projek ini TIDAK dimaksudkan untuk menjadi pemain paling kompetitif di dunia. Ini adalah alat yang baik untuk menunjukkan lebih banyak langkah yang digunakan dalam merancang binatang seperti prototaip robot jenis ini yang dibina dengan kos yang sangat rendah. Terdapat robot lain di dunia ini, dan pastinya, banyak dari mereka akan "mengalahkan" robot ini. Projek ini dirancang oleh sekumpulan empat jurutera elektrik / komputer di Georgia Tech sebagai projek reka bentuk kanan. Tidak ada bantuan yang diterima oleh mana-mana jurutera mekanikal dan dana pihak ketiga tidak digunakan. Ini adalah proses pembelajaran yang hebat untuk kita semua dan penggunaan masa kursus reka bentuk senior yang baik. Saya ingin mengucapkan terima kasih> Dr. James Hamblen, penasihat bahagian kami, atas bantuannya yang berterusan dalam strategi teknikal> Dr. Jennifer Michaels, profesor utama, kerana tidak mengecewakan kami daripada mencuba projek yang lebih bercita-cita tinggi> James Steinberg dan Edgar Jones, pentadbir makmal reka bentuk kanan, untuk pertolongan berterusan dalam memerintahkan bahagian, menyelesaikan masalah, dan mencari "barang menarik" untuk dilemparkan ke dalam projek dengan kos rendah dan fungsi tinggi> Dan tentu saja, tiga anggota pasukan saya yang lain, di antaranya, semua ini tidak mungkin berlaku: Michael Aeberhard, Evan Tarr, dan Nardis Walker.