פרויקט בניית ניסוי ברובוטיקה

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

1

מנחה : עידו כהן

סטודנטים מבצעים :

ערן דומב

רועי הוכמן

מבנה המצגת

.מטרות הפרויקט , רכבי ברייטנברג'חלוקה לוגית לשני חלקים: א' ו-ב מבנה המערכת – סכימת בלוקיםרקע לרובוטחלוקה לחומרה/תוכנהבדיקה – מודול שליטה/מחשבפלטפורמה - סכימת בלוקים ופירוט החומרה בדיקה– מימוש באמצעותCsharpלעומת מטלב פלטפורמה - סכימת בלוקים ופירוט התוכנהסיכום ורעיונות להמשך

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

2

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

3

מבוא ורקע כללי

מטרות הפרויקט, רכבי ברייטנברג

,מטרת הפרויקט לפתח ניסוי עבור המעבדה לבקרה ורובוטיקהבתחום הרובוטיקה ובינה מלאכותית.

שעות כל אחד4הניסוי יורכב משני מפגשים בני חלק מניסוי המעבדה יתבסס על האלגוריתם של ולנטינו

Vehicles- Experiments inברייטנברג המופיע בספרו: "Synthetic Psychology" (1984)

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

4

חלוקה לשניים: חלק א', חלק ב'

חלק ב' – פיתוח הניסויהגדרת מטרות לכל מפגש תרגום המטרות לדרישות

ביצועיות מהסטודנטים פיתוח מודולים לתוכנה

בהתאם לדרישות

חלק א' – פיתוחהפלטפורמה

פיתוח מערכת שידורIRוקליטה של

פיתוח מערכת דגימה פיתוח מערכת מתחתקשורת עם הרובוטפיתוח תוכנה

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

5

מבנה המערכת – סכימת בלוקים

Sensors

BluetoothComm.

Data output from robot

Power system Based on robot

IR Emitter

Computer with dedicated software

Robot

ICREATEפלטפורמת הפיתוח, רקע -

רובוט המיוצר ע"יiRobot ומיועד ,אפליקציות פתוחות.

יכולות מובנות, תוספים ייעודיים(BAM כבל תקשורת, מודול ,

(IRשליטה,

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

7

המערכת מחולקת באופן גס לשני חלקים

חומרה תוכנה קבלת פקודות משתמש

)מהמחשב( וביצועןשידור חיווי המצב של הרובוט אפשרות לשימוש/חיבור

בחיישנים חיצוניים

קבלת מידע מן הרובוט ומןהדוגם ועיבודו

קבלת פקודות מן המשתמש הצגה של נתוני הרובוט בזמן

אמת למשתמש שליחת פקודות לרובוט

בהתאם למידע המעובד ובהתאם להוראות שניתנו

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

8

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

9

מבנה החומרה

בדיקה ראשונית: האם להשתמש במודול השליטה הייעודי או במחשב?

:יתרון שימוש במודול הבקרה הייעודי שלiRobot יכול לחסוך בפיתוח מערכת

שליטה ובקרה מבוססת מחשב, ולכן נבחנה אפשרות זו ראשונה.:חסרונות

-תכנות בקר בC או ++Cדרישה לידע מקדים מהסטודנטים – גודל זיכרוןתקשורת או עם הרובוט או עם המחשב-כתיבת אלגוריתמים רק בoffline

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

10

פלטפורמה – סכימת בלוקים

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

11

ICreate

Communication system

PIC

Power system

Software

Computer

Sensor array

חומרה – רובוט

"ממשק הרובוט עם "העולם החיצוןחיישנים פנימיים של הרובוט:לרובוט שתי אפשרויות להתממשקות

מחברmini din 7 pin מחברdb25

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

12

ICreate

Communication system

PIC

Power system

Software

Computer

Sensor array

PICחומרה – אופן הדגימה, בקר ה

המינימליותדרישות המערכת – אופציותTX vs. MicroChip

נבחר בקרPIC18F4431 על גבי כרטיס פיתוח של ,המעבדה

.תפקידי הבקר השונים

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

13

ICreate

Communication system

PIC

Power system

Software

Computer

Sensor array

חומרה – התקשורת עם המחשב

דרישות מהמערכת אפשרויות – מודם סריאלי אלחוטי, זיגבי, כבל

סריאלי ארוך , בלוטוס, שילוב של מספר שיטות..הפתרון הנבחר

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

14

ICreate

Communication system

PIC

Power system

Software

Computer

Sensor array

חומרה – מערכת האספקה

ספציפיקציות המתח של הרובוטדרישות מתח/זרם של המערכתיצירת" מקור נוסף"חלוקת הצרכנים בין שני מקורות המתח

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

15

Icreate’s 15v output

Voltage regulator 15à 8và 5v

Power distribution card

BAM )sensors(

Sampler )PIC(

SensorFrequency

filter

Icreate’s 5v output

BAM )robot(

ICreate

Communication system

PIC

Power system

Software

Computer

Sensor array

\דרישות על החיישניםמשדרים

אופציות לחיישנים ומהבחרנו

– תדירות המשדריםשיקולי הספק

הצורך בBPF

חומרה – מערכת חיישנים

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

16

Sensor Array

Band Pass Filter

Current rectifier

To sampling )PIC(

Averager

Timer Current sourceIR emitting diodes

5v Output

ICreate

Communication system

PIC

Power system

Software

Computer

Sensor array

ורובוטיקה לבקרה המעבדה

17

מבנה התוכנה

המערכת מחולקת באופן גס לשני חלקים

חומרה תוכנה קבלת פקודות משתמש

)מהמחשב( וביצועןשידור חיווי המצב של הרובוט אפשרות לשימוש/חיבור

בחיישנים חיצוניים

קבלת מידע מן הרובוט ומןהדוגם ועיבודו

קבלת פקודות מן המשתמש הצגה של נתוני הרובוט בזמן

אמת למשתמש שליחת פקודות לרובוט

בהתאם למידע המעובד ובהתאם להוראות שניתנו

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

18

CSHARP לעומת MATLABבחינת חלופות:

C# Matlab קטגוריה

ניתן לבצע אבל בצורה יותר מסורבלת ומוגבלת

מובנית וקלהתמיכה בחישובים ובגרפים

של בקרה

יש תמיכה מלאהאין תמיכה מובנית, קשה לתאם בין גרסאות

שונותתמיכה בגרסאות שונות

אין איןGUIבאופן כללי יש, בבניית הכרה מוקדמת עם סביבת

הפיתוח

תמיכה מלאה באינטרנט לכל מודול שנזדקק

קיים פרוייקט קודם שמדגים שליטה ברובוט )אבל קיימות בו בעיות(, באינטרנט דוגמאות

מוגבלות

דוגמאות למודולים שישמשו אותנו בפרוייקט

יותר מסורבלת עקב חוסר היכרות עם התוכנה

matlabקלה יותר עקב צורת העבודה של הProgram Debugging

תמיכה מלאה פחות אינטואיטיבית ויותר מסובכת GUIתמיכה בבניית

אין צורך בשום תוכנה חיצונית בשביל # מתאימה Cהמעבדה וכל תוכנת עריכת

להמשך פיתוח

על המחשב, אולי matlabיש צורך בתוכנת אפילו גרסה מסויימת מאוד

דרישות להתקנת תוכנות על המחשב בשביל

המעבדה

visual studioתמיכה מלאה באמצעות מסורבלות ולא אינטואיטיביות אפשרויות הפצה

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

19

GUIתוכנה – מבנה ה

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

20

תוכנה – מימוש

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

21

Main thread – Decide what to

do

Iro

Comm port Robot

Logic block )user

defined or pre-defined(

Update

Send

orders

Read

Read

Rea

d

Background workers:Logic_worker

Background workers:Iro_data_stream

External_sensor_stream

GUI

Get commands; Show Data

סיכום ורעיונות להמשך

הפלטפורמה הסופית – יכולותדוגמא למימוש – הרכב הראשון של ברייטנברגהצעות למימושים עתידיים

אלגוריתמים פשוטיםבינה מלאכותית, למידהבקרה

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

22

המעבדה לבקרה ורובוטיקה

23

ברצוננו להודות לצוות אשר עזר ותמך בנו עד כה:* עידו כהן

* אורלי ויגדרזון* קובי כוחיי