1 / 22

פרלינים פ ני ר ובוט ל ח י ווים נ שלט י מ חשב

פרלינים פ ני ר ובוט ל ח י ווים נ שלט י מ חשב. מצגת סיום פרויקט . מבצע : רועי הרשקו . מנחה : קובי כוחיי . סמסטר ביצוע : אביב 2011 – חורף 2012 . תאריך : 04 אפריל 2012. מבנה המצגת. סקירת פרויקטים דומים קיימים בעולם. תיאור הפרויקט – חומרה ותוכנה. המקוריות והחידוש של הפרויקט.

xanto
Télécharger la présentation

פרלינים פ ני ר ובוט ל ח י ווים נ שלט י מ חשב

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. פרליניםפני רובוט לחיווים נשלטימחשב מצגת סיום פרויקט. • מבצע: רועי הרשקו. • מנחה: קובי כוחיי. • סמסטר ביצוע: אביב 2011 – חורף 2012. • תאריך: 04 אפריל 2012. מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  2. מבנה המצגת • סקירת פרויקטים דומים קיימים בעולם. • תיאור הפרויקט – חומרה ותוכנה. • המקוריות והחידוש של הפרויקט. • כיווני פיתוח עתידיים. • אבני דרך. • סיכום. מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  3. סקירת פרויקטים דומים הקיימים באוניברסיטאות בעולם מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  4. פרלינים - תיאור הפרויקט גבות עפעפיים עיניים שפתיים פה ולסת צוואר בניית ראש רובוטי שיוכל להציג הבעות \ רגשות בעזרת תנועות מאפייני פנים: מנועי סרבו Servo מחליפים את שרירי הפנים, ובכך מספקים מוטוריקה הנדרשת לשינוי מצב – וליצור הבעות. בניתוח יצירת ההבעות נעשה שימוש בספרות: The Artist’s Complete guide to Facial Expressions מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  5. פרלינים – המשך תיאור הפרויקט מחשב יחובר למיקרו-בקר להעברת פקודות לחיווי הבעה, המורכבת מהזזת מספר מנועים יחדיו. אלגוריתם להפעלת המנועים על פי בקשת משתמש חיצוני קיים במיקרו-בקר, ממיר מעלות ל-PWM. לנוחיות המשתמש נוצרה תוכנת תפעול (C#) הראש הרובוטי מורכב מ-25 דרגות חופש (DOF = 25) . לא קיים ראש רובוטי בהיקף כזה, בפיתוח אוניברסיטאי בארץ קשה להימנע מתופעת “Uncanny Valley” מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  6. המשך - תיאור המערכת PWM RS-232 PIC Micro-processor Opto-couplars תדר עבודה 16MHz, מתחי אספקה 6-10v (יש לספק עד 5A) בקרת מנועים אישית \ קבוצתית 25 דרגות חופש (DOF = 25) . מעבד PIC נותן חיווים בתקשורת RS-232 בזמן אמת תרגום זוויות מנועים לאותות PWM ע"י PIC יש הגנות בתוכנה וחומרה למניעת תפעול קלוקל מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  7. פרלינים - תיאור הפרויקט חומרה: מיקרו-בקרMicrochip: PIC18F6390, מסוג RISC. • צריכת זרם נמוכה, Debugging, יכולת זרמי sink גבוהים, (מעל 20mA, המתאימים לאפליקציה שלנו). מעגל RESET. מייצבי מתח: • LM338 מייצב מתח 5v, מספק עד 7A • מייצב זה מזין את המצמדים האופטיים, מנועי הסרבו ורכיב ה-max232. • LP38502-ADJ מייצב מתח מתכוונן, מספק עד 3A. • מייצב זה יספק מתחים לכרטיס הראשי, למיקרו-בקר, ולחומרה ההיקפית שלו. בנוסף – מחברי צריבה נוחים, הלחמת המעגל והתושבות, חיווט בצבעים להקלת Debugging מתאם רמות מתחים לתקשורת מול מחשב: RS-232(max232). (נדרש לעבוד ב-12v, מול מחשב, כאשר מתחי העבודה במעגל הינם 5v ) מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  8. פרלינים - המשך תיאור הפרויקט חומרה מצמדים אופטיים - Opto-couplars מדוע? מיקרו-בקר עובד בתחומי זרמים עד 0.5A, מנועי סרוו – תחת משטר עבודה מאומץ – יכולים לדרוש כ"א עד 0.7A במצבי קיצון! לא נרצה שהמיקרובקר ישתף חוטים \ ואפילו יחובר לאותו הרכיב שזורם דרכו הזרם הגבוה הפיתרון – מצמדים אופטיים. הערה: וידאתי כי זמני ההשהייה של המצמדים האופטיים – במיתוג הינם c (יורחב על כך בפרק על PWM) תושבות • מעבד (התאמת רגליים), צריבה נוחה – תושבת המאפשרת החלפה נוחה. • ממשק חיבור בין הכרטיסים(Power, Data) – הפרדה בין קווי Data לבין קו ה-Power (מניעת השפעות). • חיבור מנועים. מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  9. פרלינים - תיאור הפרויקט חומרה לוח שליטה ראשי: • גביש • מעגל אתחול. • מייצבי מתח • מחברי צריבה • מחבר לכרטיס המנועים. מיקרו-בקר PIC18F6390 מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  10. פרלינים - תיאור הפרויקט חומרה כרטיס מנועים: • מחבר לכרטיס ראשי. • מצמדים אופטיים. • מחברים למנועי סרבו. מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  11. פרלינים - תיאור הפרויקט • תכנון תדרי עבודה, והשהיות קיימות: • תדר שעון גביש: זמני השהייה למעברי האותות (1.2 x 50ns)^-1=16MHz דרך ה-Opto-couplar מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  12. פרלינים – המשך תיאור הפרויקט PWM – חומרה ותוכנה: האתגר – שליטה על 25 מנועי סרוו – כל אחד נשלט ע"י אות PWM (ואספקת זרם) • הפיתרון – שימוש במיקרו בקר בעל יציאות PWM • בעיה – רוב המיקרו-מעבדים באים עם לכל היותר 12 יציאת PWM • פיתרון – אנו משתמשים ברגלי המיקרו-בקר, ובעזרת תוכנה ופסיקה – מייצרים אות PWM: Pulse Width Modulation – עבודה עם מנועי סרוו: מנועי הסרוו דורשים זמן מחזור של 20 msec, מהם 1.5ecשהאות ב-‘1’, המיקרובקר קולט (בתקשורת) איזו זווית נדרשת עבור מנוע מסויים, וממירה את הזוית, לרוחב הPWM הדרוש. • כרגע ניתן להשמיש כל רגל בתפקיד GPIO של המיקרו-בקר לשמש כיציאת PWM (חוסך שימוש ברכיבי PWM חיצוניים, שימוש ביותר ממיקרו-בקר יחיד, צריכת זרם נמוכה יותר) • אסור להשהיות – חומרה או תוכנה להשפיע על צורת האות – יש להתחשב בכך בתכנון החומרה (Opto-couplars) ותכנון התוכנה (מודול PWM לא תלוי בשהיות מודולים אחרים - אלא רק בעצמו). מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  13. פרלינים - תיאור התוכנה תוכנה: תכנון מודולי תפעול המערכת - חלוקת תפקידים: • Communication • Initialization • Manager • RT-Interrupts • Expressions Data structures • PWM Pulse control creation מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  14. שליחת פקודת הפעלה למיקרו-בקר Data Packet מוגדר להיות באורך 62 תווים, ומורכב כך: כל מידע מורכב מ-2 תווים – למשל 0x10 = דוגמה: זוית של150 מתורגמת לבסיס 16: 0x96, לכן נשלח 2 תווים – הראשון הבית הנמוך ‘6’, ואחריו הבית הגבוה ‘9’. 25 המנועים ממופים ע"פ הטבלה הבא – לפיה יש גם לוודא חיבור חשמלי למעגל. b a c d e f NULL NULL 0x10 rep Engine Angle at Index: 0-24 velocity Checksum 0x12 2 2 2 50 2 2 1 1 מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  15. מיפוי מנועים מול רגלי מיקרו-בקר Robotic Head connectivity: Servo # Description - PORT # | Bit in Byte - ref in Schematics ----------------------------------------------------------------------------------------------- Servo 0: Jaw - Open\close - PORT_D| 0x08; BIT 3 - PIC_Servo_01 Servo 1: Neck - Left\right - PORT_D| 0x04; BIT 2 - PIC_Servo_02 Servo 2: Eye Lid - Lower Left - PORT_D| 0x02; BIT 1 - PIC_Servo_03 Servo 3: Eye Lid - Lower Right - PORT_D| 0x01; BIT 0 - PIC_Servo_04 Servo 4: Eye Lid - Upper Right - PORT_D| 0x10; BIT 4 - PIC_Servo_05 Servo 5: Eye Lid - Upper Left - PORT_D| 0x20; BIT 5 - PIC_Servo_06 Servo 6: Frown - Right - PORT_D| 0x40; BIT 6 - PIC_Servo_08 Servo 7: Frown - Left - PORT_D| 0x80; BIT 7 - PIC_Servo_07 Servo 8: Snarl - Lip Curl - PORT_F| 0x01; BIT 0 - PIC_Servo_09 Servo 9: Jaw - Forward\Backward - PORT_F| 0x02; BIT 1 - PIC_Servo_10 Servo 10: Jaw - Left\Right - PORT_F| 0x04; BIT 2 - PIC_Servo_11 Servo 11: Lip - Upper Left - PORT_F| 0x08; BIT 3 - PIC_Servo_13 Servo 12: Lip - Upper Right - PORT_F| 0x10; BIT 4 - PIC_Servo_14 Servo 13: Eye - Right Upper - PORT_F| 0x20; BIT 5 - PIC_Servo_12 Servo 14: Eye Brow - Left Inner - PORT_F| 0x40; BIT 6 - PIC_Servo_15 Servo 15: Eye Brow - Right Inner - PORT_F| 0x80; BIT 7 - PIC_Servo_16 Servo 16: Eye Brow - Right Outer - PORT_E| 0x20; BIT 5 - PIC_Servo_17 Servo 17: Eye Brow - Left Outer - PORT_E| 0x10; BIT 4 - PIC_Servo_18 Servo 18: Eye - Left Upper - PORT_E| 0x40; BIT 6 - PIC_Servo_19 Servo 19: Eye - Left Lower Outer - PORT_E| 0x80; BIT 7 - PIC_Servo_20 Servo 20: Eye - Right Lower Outer - PORT_A| 0x02; BIT 1 - PIC_Servo_21 Servo 21: Eye - Left Lower Inner - PORT_A| 0x04; BIT 2 - PIC_Servo_22 Servo 22: Eye - Right Lower Inner - PORT_A| 0x01; BIT 0 - PIC_Servo_23 Servo 23: Smile – Left - PORT_A| 0x10; BIT 4 - PIC_Servo_24 Servo 24: Smile - Right - PORT_A| 0x20; BIT 5 - PIC_Servo_25 Servo 25: aux1 roee.hershko@gmail.com [c] מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  16. פרלינים - תיאור הפרויקט תוכנת PIC - תרשים זרימה כללי: Initializations Receive new command Process new command for expression Initiate algorithm for Conversion from Degrees to PWM yes Rep No Min to max PWM scan, for each servo choose enable or disable מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  17. פרלינים - תיאור הפרויקט Initializations תוכנת PC - תרשים זרימה כללי: הערה – המיקרו-בקר מחזיר הערות בכל שלב בתהליך, תוכנת ה-PC מדפיסה את החיווי למסך. Validate Communications with the Robotic Head Process and send new command for expression Report Success \ Failure מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  18. המקוריות והחידוש שבפרויקט מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  19. כיווני פיתוח עתידיים • עיבוד וניתוח תמונות ממצלמות העיניים, והפעלת חיווי רגשות בהתאם, בראש הרובוטי. • הוספת מנוע דיבור, והתאמת תנועות הפה בהתאם. • זיהוי פנים, והתאמת ההבעה לאובייקט. • הוספת יכולות תקשורת \ wireless web-based • עידכון גירסאות Firmware בתוכנה: • סריקת זוויות \ זויות פרטנית לכל מנוע בכל רגע נתון. • גרסה עבור דיבור שאינו משתמש בלפחות מחצית מהמנועים (זמני התגובה יהיו מהירים יותר עבור דיבור) מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  20. גאנט – אבני דרך מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  21. סיכום • הפרויקט הותנע לפני שנה במטרה ליצור ראש רובוטי שיתן חיווים והבעות במהלך העבודה על הפרויקט התייעצתי עם מומחי חומרה, תוכנה, מכניקה, בקרה, ופלסטיקה על מנת להגשים את המטרה. התכנון, איכות החומרים והשיקולים שהתעקשנו עליהם נותנים לנו מוצר איכותי, אמין, מגניב!!! ובעל הרחבות לכיוונים רבים בהמשך. אני מודה לכל מלמדי ותומכי שעזרו בהשגת המטרה. מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

  22. סיכום שאלות... ? מעבדה לרובוטיקה ובקרה, טכניון.

More Related